Об идее самопревращения материала в изделие Ч.2

Часть 1. смотри http://www.metodolog.ru/node/727 

Часть вторая
 
В первой части статьи были сформулированы:
·         собственно рассматриваемая изобретательская цель-задача
·         и то ФП, которое нам надо разрешить, чтобы эту цель достигнуть,
а также в первой части статьи  было показано, что все   множество подобных разработок можно разбить на три класса, отличающиеся друг от друга путями-направлениями ведущихся там разработок (иными словами, отличающиеся своими стратегиями). Это: 
·         а) “штучное” манипулирование атомами и молекулами с помощью технических макроустройств,
·         б) нанотехнологии (или “штучное” манипулирование атомами и молекулами с помощью технических микроустройств),
·         в) биомолекулярная инженерия (или “штучное” манипулирование атомами и молекулами с помощью молекулярных биоструктур).
И я приступаю к рассмотрению первого из этих направлений.
 
2. МАНИПУЛИРОВАНИЕ ОТДЕЛЬНЫМИ АТОМАМИ И МОЛЕКУЛАМИ С ПОМОЩЬЮ ТЕХНИЧЕСКИХ МАКРОУСТРОЙСТВ ИЛИ ШАГ НАЗАД ОТ ИКР
 
Прежде всего, отмечу, что направление разработок, обозначенное сейчас в заголовке этого раздела, представляет собой, выражаясь тризовским языком, шаг назад от того  ИКР, который в первой части статьи был сформулирован. Т.е., в разработках такого направления:
·         "внешние" средства производственной деятельности (Д.) –  остаются,  
·         но остаются в такой их форме, которая все-таки больше, чем «до того», отвечает нашему ИКР, которая все-таки представляет собой определенный шаг на пути к нашему идеалу, к ИКР.  
И я сейчас (и для большей логичности, и для достижения лучшего взаимопонимания с читателями) более четко оконтурю это направление.
 
УТОЧНЕНИЕ ДАННОГО НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТОК
В принципе,  функционирование рабочих органов (РО) очень многих (чуть ли не всех) ТС представляет собой манипулирование атомами и молекулами. Причем, даже если исключить такие ТС, РО которых осуществляют, скажем: резку, прессовку, шлифование и пр. (где манипулирование атомами-молекулами «не явно», «скрыто», хотя и эти виды обработки материалов – тоже в чем-то манипулирование атомами-молекулами), то  уж "химические" ТС (скажем, химические реакторы любого типа[1]) – явно манипулируют с атомами и молекулами. И они уж точно включаются в обозначенное направление. 
Но все-таки они включаются в рассматриваемое направление каким-то «боком», не напрямую, поскольку:
·         хотя в такого рода устройствах и манипулируют отдельными атомами и молекулами,
·         но манипулируют ими не индивидуально, а «массово».  
Иными словами,  такого рода ТС нас сейчас не очень-то интересуют.
И потому, хотя они и не полностью выпадают из последующего рассмотрения, но все же основное внимание будет дальше уделяться рассмотрению тех направлений разработок, целью которых является создание ТС, манипулирующих именно отдельными (штучными) атомами-молекулами.
 А я  этим своим замечанием специально фиксирую ту явную условность, которая существует в любых наших (тризовских) рассуждениях по поводу ухода на микроуровень. Фиксирую потому, что если забыть про эту самую  условность, то можно легко запутаться.
 
КАК Я БУДУ ДАЛЬШЕ ДВИГАТЬСЯ В РАЗГОВОРЕ ПРО ЭТО НАПРАВЛЕНИЕ
Но и при сделанном сейчас уточнении к выделенному сейчас направлению можно отнести большое разнообразие уже ведущихся разработок. Да и тризовского разработчика такой поворот темы наводит на самые раз­нообразные и вполне осуществимые новые технические решения.
И потому я для упорядочивания последующего разговора  охарактеризую это направление  следующим («тризовским») образом.
С  фокуса сформулированного нами ИКР,   в общем множестве:
·         как уже ведущихся подобных разработок,
·         так и в смысловом поле тризовских размышлений о перспективах, здесь открывающихся,
можно выделить отдельные их подмножества (классы), отличающиеся разной величиной этого самого «шага назад».
Именно с такого фокуса я и буду дальше это направление охарактеризовывать подробнее. А начну  разговор с характеристики-описания  такой ветви рассматриваемого  направления разработок, где «шаг назад», так сказать, минимален.  
 
2.1. МАНИПУЛИРОВАНИЕ ОТДЕЛЬНЫМИ АТОМАМИ И МОЛЕКУЛАМИ С ПОМОЩЬЮ ПОЛЕВЫХ МАКРОВОЗДЕЙСТВИЙ
 
При размышлениях о способах такого рода манипулирования атомами-молекулами разработчику-тризовцу приходит, прежде всего, мысль об использовании полевых воздействий, ибо в    таком своем виде средства Д. "почти" не опредмечены, "почти" не материальны.  
Вспомним, скажем, об эффекте памяти формы, используя который, можно вызывать смену фа­зовых состояний некоего специально изготовленного изделия-заготовки (вызывать путем внешнего на это вещество (на заготовку) теплового воздействия[2]).
Можно вспомнить и о других физических эффектах, а, говоря точнее, тризовцам понятно, что  можно  осуществлять манипулирование даже отдельными атомами-молекулами, используя воздействия на них тем или иным макрополем.
Если поразмышлять (ставя во главу угла именно самопревращение материала в изделие), чем общим (типовым) отличаются технические решения такого плана, то  все поле   подобных возможностей для разработок можно так охарактеризовать. Это – есть превращение материала в изделие, осуществляемое  с помощью использования неких внешних по отношению к материалу и структурированных силовых полей, причем, таких полей, которые:
·         нужным нам образом воздействуют на материал,
·         иными словами, должным образом формирую­т-преобразуют своим воздействием материал,
·         тем самым,  превращают материал в изделие (в продукт).
Читатель сразу же может указать на то, что такие, т.е. полевые, средства Д., вызываю­щие трансформацию материала, и здесь чаще всего не идеальны. Не идеальны в том смысле, что они  имеют некие свои сторонние (т.е. внешние к материалу) источники, причем, источники-генераторы полей, обязательно  вещно оформленные. Иными словами,  для создания тех самых  силовых макрополей (кроме поля гравитационного) нужны специаль­ные внешние к материалу вещные устройства.  
Да, это все правильно, как верно и то, что манипулируют при этом атомами-молекулами, как правило, массово, не штучно. Но я ведь сам предупредил, что здесь делается шаг назад от ИКР. Зато, отступив на такой шаг от ИКР, мы раздобыли целый  спектр возможностей для манипулирования атомами-молекулами, целый спектр возможных  ТС.
И я сейчас зафиксирую еще раз, что это за спектр разработок. Но теперь ухвачу (определю-опишу) функциональные особенности такого разнообразия (и такого направления) разработок    следующим, более общим, чем прежде,  образом. Это:   
·         создание специальной (а именно: окружающей материал и активной) среды(!), активничание которой превращает материал в продукт.
Почему я это обобщение делаю? Дело в том, что  при таком обобщении (вместо внешнего поля – активничающая среда):
·         мы, с одной стороны, освобождаемся от некоторых стереотипов в постановке задач разработок,
·         а, с другой стороны, пространство-поле наших возможностей еще расширяется, распространяясь (какой-то своей частью) и на нанотехнологии, и на биомолекулярную инженерию.
Чтобы стало еще понятнее, что это за поле возможностей, каково его многообразие, приведу уже известные примеры реализации такого подхода.
Сюда, в такое, очень-очень емкое, направление, попадают, скажем, такие, уже известные хими­ко-физические технологии (т.е. такие нами (людьми) придуманные и организованные последовательности химических реакций и физических воздействий),  как:
·         осаждение из газовой фазы,
·         масс-спектрометрия,
·         колоночная хрома­тография,
·         вихревые трубки (т.е. устройства, в которых происходит разделение хо­лодных и горячих газовых молекул из общей их «смеси»),
·         процессы создания: мезопористых структур и нанокомпозитов, самособирающихся слоев и темплат,
·         и т.п., и т.д.
Конечно, это все – не очень-то относится к штучному манипулированию атомами-молекулами, но все же, все же…
К слову, так называемая активничающая среда – это особое состояние вещества (шестое?), ранее не изучавшееся, но начавшее сейчас бурно и изучаться, и использоваться. И исследователями уже предложено (как для изучения, так и для использования) целый ряд ее разновидностей.
И особо отмечу, что  в таком направлении разработок остается еще мас­са "пустых", еще никем не используемых веточек-ветвлений,  идя по которым,  можно сочинить много  новых  изобретательских идей высочайшего уровня!
Некоторые такие «веточки» (топы, направления) можно достаточно быстро определить, если на­рисовать (по методу Ф. Цвикки) соответствующий морфологический ящик[3].
Но пусть на эти темы читатели поразмышляют сами.
 
 
Можно отойти еще дальше от ИКР и повести речь про манипулирование отдельными атомами и молекулами с помощью вещных технических макроустройств.
Собственно, такое направление разработок реализуется уже сравнительно давно.
Так, уже в начале 1980-х гг. сотрудники компании IBM Г. Бинниг и Г. Рорер изобрели сканирующий туннельный микроскоп, а в 1986 г. Г. Бинниг с коллегами – атомно-силовой микроскоп. Опираясь на это, у разработчиков появились возможности: не только «видеть» отдельные атомы, но и манипулировать ими.
К примеру, уже в 1990 г. инженеры IBM Д.М. Эйглер и Е.К. Швейцер сделали надпись своей фирмы из точек, в качестве которых служили отдельные атомы ксенона (Xe)! Для этого «точечные чернила» в виде атомов ксенона они примораживали к плоской подложке, служившей им "бумагой". И такой надписью они доказали практическую осу­ществимость манипулирования отдельными атомами.
Еще один пример. В одной из первых публикаций о нанотехнологиях в нашей стране (это –  журнал "Химия и жизнь", №5 за 2000 г.) рассказывается об макроустановке "Луч-2", изготовленной на основе туннельного мик­роскопа и позволяющей манипулировать отдельными атомами. Сама установка – размером с домашнюю СВЧ-печь. В качестве рабо­чего инструмента-манипулятора используется зонд с заострением до одного атома. Он скреплен с перемещающим его устройством пьезо­керамического типа, позволяющим его перемещать в горизонтальной плоскости с точностью до 0,1 А (ангстрема), причем, перемещение можно осуществлять шагами разного масштаба: миллиметровым, микронным, ангстремным. С помощью зонда можно отдельные атомы:
·         "цеплять",
·         перемещать,
·         "класть" в нужное место,
·         и все это осуществлять в вакууме и в газообразной среде,
·         а также воздействовать на атом (молекулу) различными полями для реализации требуемого типа химической реакции и т.п.
С помощью подобных установок можно:
·         а) разобрать некую струк­туру по "атому", в процессе разборки определив и запомнив точно ее конфигурацию,
·         б) после чего скопировать (реплицировать)затем эту структуру в нужном количестве экземпляров.
Кроме того, с помощью подобных установок можно:
·         в) осуществлять  синтез некой новой структуры, нами придуманной,
·         г) к тому же, параллельно сборке изделий (путем ли репликации, путем ли синтез – не важно) можно осуществлять контроль качества и т.п.
И еще отмечу, что особое место в общем множестве подобных технологий занимают разработки технологий по изготовлению блоков вычислительных устройств, вычислительной техники, устройств, относимых к так называемой молекулярной электронике и т.п. Здесь, т.е. в стремлении к миниатюризации подобных устройств, разработчики придумали множество таких технологий, где речь уже идет о манипулировании штучными атомами-молекулами.
Можно было бы разговор про  перспективы-прогнозы рассматриваемого направления продолжать очень долго. Но я и здесь ограничусь уже сказанным, поскольку   нам пора вернуться к таким направлениям разработок, которые пытаются достичь обозначенного выше ИКР без всяких там «шагов назад». 
***
Итак, нам осталось рассмотреть теперь те направления разработок по самопревращению материала в продукт, в которых разработчики стремятся к этой цели без всяких там «шагов назад от ИКР». Это, как мы помним:
·         б) нанотехнологии
·         в) и биомолекулярная инженерия.
Начну с нанотехнологий.
 
3. ШТУЧНОЕ МАНИПУЛИРОВАНИЕ ОТДЕЛЬНЫМИ АТОМАМИ И МОЛЕКУЛАМИ С ПОМОЩЬЮ ТЕХНИЧЕСКИХ МИКРОУСТРОЙСТВ ИЛИ  О ПРОГРАММЕ К.Э. ДРЕКСЛЕРА (О НАНОТЕХНОЛОГИЯХ)
 
Здесь, в таком направлении разработок, мне бы хотелось различить две, так сказать, их ветви.
Одна такая ветвь уже давно активно обсуждается тризовцами. Я имею в виду:
·         не столько обсуждение  такой закономерности-тенденции развития ТС, усмотренной тризовцами, как уход на микроуровень,
·         сколько обсуждение такой ветви (такой разновидности) этой закономерности, которая формулируется тризовцами так: «развитие в направлении от технологической линии через техническое устройство к идеальному веществу».
Другими словами,  речь в такого рода тризовских разговорах-размышлениях идет о тенденции (и стратегии) ухода на микро- и нано- уровень, так сказать, целых технологий, целых технологических процессов. Ярким примером реализации такого направления является такая ТС, как тепловая труба.  И я уже говорил, что подробно я это направление здесь не освещаю.
Другая ветвь собственно и получила название: "нанотехноло­гии"[4]. Одним из разработчиков, впервые достаточно четко сформулировавших:
·         и саму идею разработок в области нанотехнологий,
·         и стратегию (программу) по ее реализации, – 
был К.Э. Дрекслер (1985 г.)[5]. Вот о ней я поговорю чуть подробнее.
 
ПРОГРАММА ДРЕКСЛЕРА
К.Э. Дрекслер ввел (на базе уже добытых к тому времени знаний по информатике и молекулярной инженерии) новые понятия, которые стали широко использоваться. В его понимании молекулярная технология, это – создание функциональных структур и устройств путем их сборки атом за атомом или молекула за молекулой с помощью программированных нанороботов (ассемблеров), способных к самовоспроизведению.
По прикидкам некоторых исследователей, ассемблер, снабженный молекулярным компьютером, может иметь массу не более 109 а.е.м! Сборка самого такого ассемблера происходит в соответствии с законами химии, но эти законы в условиях «позиционного» синтеза (когда атом или молекула намеренно-целенаправленно доставляется в нужное место) действуют иначе, чем при проведении обычных химических реакций.
А сам такой  наноробот может иметь в качестве своей ГПФ и такую:  сборка нанороботов (к примеру: сборка собственных копий[6]).
Итак, К.Э. Дрекслер говорит в своей программной работе о возможности и необходимости создания раз­личных микроустройств, осуществляющих на уровне атомов и молекул нужные для манипулирования процессы (“нанотехнологические”), а конкретнее, он говорит о возможности и необходимости создания:   
·         "разборщиков" ненужных структур,
·         "сборщиков" (ассемб­леров), собирающих нужные структуры,
·         "созидателей" (репликато­ров), созидающих разные "сборщики",
·         нанокомпьютеров, управляющих созидателями и сборщиками, и т.п.
И читатель согласится, что спектр решений, придерживающихся такой стратегии, будет отличаться от спектра решений у той стратегической ветки, которая  описана чуть выше. Вот почему я их в статье различил.
 
КАКИЕ УСПЕХИ В РАЗРАБОТКАХ НАНОТЕХНОЛОГИЙ УЖЕ ДОСТИГНУТЫ
Прежде всего, отмечу следующее. В настоящее время, благодаря:
·         разным там политическим играм
·         и активному участию в них средств массовой информации,
под нанотехнологиями что только не понимается. Но я под нанотехнологиями буду в статье понимать только те разработки, которые подпадают под программу К.Э. Дрекслера.
И особо подчеркну, что эта программа не только провозглашена, но уже имеются очень интересные результаты в таком  направлении разработок (разработок с такой их стратегией).
Еще подчеркну здесь следующий момент. Первоначально мысли разработчиков были обращены в сторону так называемой молекулярной биоинженерии. Однако, с открытием фуллеренов и углеродных нанотрубок многие исследования и разработки были переориентированы на них.
К примеру:
·         уже созданы лабораторные образцы: молекулярного диода, а также одноэлектронного молекулярного транзистора – главных элементов электронных схем;
·         уже разработаны основы синтеза молекулярной солнечной батареи,
·         проведены расчеты сборки молекулярных зубчатых передач из нанотрубок с «зубьями» из привитых к их боковым стенкам молекул бензола,
·         есть расчеты по созданию молекулярного мотора, состоящего  из внутренней («вал») и внешней («муфта») нанотрубок и т.д.
Этими и рядом других технических предложений положено начало создания таких электромеханических систем, которые включают в свой состав:
·         и сенсоры (чувствительные элементы, сигнализаторы), следящие за ситуацией,
·         и вычислители (компьютеры), вырабатывающие команды для исполнительных механизмов,
·         и собственно  исполнительные механизмы (актюаторы),
которые:
·         нанометрового размера,
·         и могут быть выполнены в некоей общей-единой структуре-связности (так сказать, на  одном чипе).
К настоящему времени известны также не только электромеханические, но и химические и комбинированные устройства подобного (т.е. нано) вида. В качестве примера приведу такие измерительные устройства нанометрического размера, как различные: диагностикумы,   нано-химические анализаторы, и пр.
Причем,  разработки во многих ответвлениях этого направления находятся на самой своей первичной стадии, здесь огромный простор:
·         и для разработки-творения новых оригинальных (даже пионерского уровня) технических идей,
·         и для определения тех сфер человеческой жизнедеятельности, где нанотехнологии могут быть применены.
Но я все это оставляю читателям для собственных размышлений, а сам сейчас  займусь весьма неблагодарным делом, а именно, чуть пообсуждаю некоторые, уже сейчас видимые, сложности и ограничения в сфере использования нанотехнологий. Для начала затрону вопрос о производительности нанотехнологий.
 
О ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
Здесь я сначала различу два аспекта, которые следует учитывать  при разговорах на эту тему.
Один аспект, это – когда речь идет о создании технологий по изготовлению вещей «наноразмерного» масштаба (о том, где такие вещи  будут использоваться – разговор особый). В этом случае, конечно же, без нанотехнологий – не обойтись, ибо макроустройства для штучного манипулирования атомами-молекулами – малопроизводительны.
А вот если речь идет про изготовление макровещей с помощью нанотехнологий? Тут уж далеко не все очевидно, приходится всерьез призадуматься. Лучше всего это рассмотреть на примере.
Возьмем для примера  такой производственный продукт (изделие, устройство, вещь), как сверхминиатюрная долговременная память для ЭВМ. И пообсуждаем, целесообразно ли производить такое макроустройство с помощью именно нанотехнологии.
В начале рассмотрения этого примера повторно  отмечу, что такая память, несмотря на свою сверхминиатюрность, есть изделие макроразмеров. Теперь пойдем дальше. 
Пусть нам нужна сверхминиатюрная память шестого-седьмого "поколения" объемом 1012 - 1013 байт и мы можем изготавливать наносборщики, способные строить ячейки такой памяти (собственно, наносборщик на большее, чем изготавливать отдельные ячейки, и не способен, ведь такая ячейка и он сам соизмеримы по своим размерам).
 С какой скоростью наносборщик может это делать? Предположим, что  каждый наносборщик, изготавливающий наноразмерные ячейки памяти емкостью в один байт, делает это со скоростью 103 штук в секунду (это – очень приличная, можно сказать, предельная, скорость работы даже для ферментов, где самый быстрый из них, каталаза, работает со скоростью 104 циклов в секунду).
Так вот, из таких вводных условий получается, что для "приличной" производитель­ности подобной нанотехнологии  изготовления чипов, нам необходимо:
·         иметь десятки миллионов таких нано-сборщиков,
·         причем, нано-сборщиков, работающих исключительно согласовано.
 
О СЛОЖНОСТЯХ, ВОЗНИКАЮЩИХ  ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
Здесь, на этом примере,   помимо проблемы обеспечения должной производительности, сразу же обнаруживаются еще целый ряд проблем, с которыми придется столкнуться разработчику. Укажу на две из них.
Первая проблема. Для согласования работы таких наносборщиков необходимо выполнять такие сборщики с возможностью дистанционного управления ими, для чего, скажем, придется снабжать каждый из них неким персональным “нано” каналом беспроволочной связи.  
Вторая проблема, это – проблема извлечения таких сборщиков из готового изделия. Есть здесь, конечно, и другой вариант:  их конструировать таким образом, чтобы они в готовом изделии выполняли какие-то полезные функции (скажем, в устройствах памяти они сами бы превращались в ячейки памяти). Но в таком варианте мы каждый раз перед изготовлением макроизделия должны снова изготавливать его наносборщики.
Сейчас я лишь чуть-чуть обнажил возникающие здесь проблемы. Обнажил, в частности, для того, чтобы показать (пока  применительно к нашему примеру), что вполне резонно сначала(!), т.е. еще до того:
·         как пускаться  в таком направлении разработок   во все тяжкие,
·         как начать затрачивать огромные усилия и средства для создания производства мощных чипов с помощью нанотехнологий,
ответить на такой вопрос: а может быть с по­мощью ухищрений в области, скажем, планарной технологии можно все это (устройства памяти с такими параметрами) получать куда более экономно и производительно? И поразмыслив, мы придем к тому выводу, что уже имеющиеся планарные технологии будут более для таких производственных задач успешными.
А какой, более общий, вывод следует из сказанного выше?
Обязательно следует решать те или иные нанотехнологические проблемы системно-комплексно, т.е.:
·         их решать не только в области собственно разработок  нанотехнологий, т.е. не только  в области поиска: а) эффективных средств массового изготовления наноустройств манипулирования атомами и молекулами, б) эффективных средств управления ими (в частности, соорганизвции их работы и т.п.), 
·         но и их решать в области определения  эффективных сфер их возможного  применения.
На сказанном я разговор про нанотехнологии обрываю (тема-то – тоже необъятная). Только хочу в завершение сделать такое замечание. В целом здесь, в области разработок нанотехнологий:
·         с одной стороны, есть огромный простор для творчества,
·         а с другой стороны, необходимы огромные (возможно, куда больше, чем ушло на разработку ядерного оружия) финансовые, кадровые и иные ресурсы, причем,  нужны огромные ресурсы даже на этапе   закладывания самых начальных основ таких технологий.
А вот насколько на нынешнем этапе  оргуправленцы будут соблазняться такими комплексными  программами – это вопрос.
***
Итак,  нам осталось рассмотреть третье направление разработок по самопревращению материала в изделие. Это направление здесь мной обозначено, как биомолекулярная инженерия.
 
4. БИОМОЛЕКУЛЯРНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
 
Собственно, только это направление (в отличие от нанотехнологий) ставит своей прямой целью заимствование (точнее, копирование-использование) в разрабатываемых технологиях и   ТС:
·         как тех процессов, которые уже усмотрены нами в живой природе,
·         так и тех материалов, которые там, в живой природе, наличествуют.
Но до характеристики непосредственно именно этого направления мне необходимо дать достаточно пространное пояснение:
·         относительно сущностных  особенностей, уже в живой природе нами усмотренных,
·         иными словами, относительно наших (современных!) знаний о живом.
 
ПОЯСНЕНИЕ
Начну это пояснение с того напоминания, что мир живой природы (тем более, мир людей) сущностно отличается от мира косной природы. Сущностно (качественно) отличается, к примеру, тем, что:
·         в этом мире преемственно и устойчиво длятся объекты, которые,  исходя из законов косной природы, не могут устойчиво длиться,
·         эти объекты (живые организмы), в отличие от объектов косной природы, активничают целесообразно, т.е. исходя из своих хотений, инстинктов,
·         и пр., пр.
Можно еще долго распространяться на эти темы,  но вряд ли именно здесь стоит это делать, все это (в который раз приходится об этом говорить) – отдельная и очень-очень обширная тематика-проблематика. К тому же,  я уже кое-что об этом говорил: и выше по тексту, и в своих других статьях, размещенных на сайте.
Все же, примеряясь  к нашей теме, еще напомню, что объекты живой природы – объекты самодействующие, причем:
·         самодействующие не только в плане наличия у них той или иной внешней целесообразной активности, т.е. не только в плане наличия самодействования, направленного на достижение той или иной цели, ими же (в них же) запланированной,
·         но и самодействующие в сейчас интересующем нас плане, а именно, в плане  своего, так сказать, самовыращивания, самосборки, самообразования, самопревращения.
К тому же, подобное самодействие-самопревращение, как уже говорилось выше, наличествует в многоклеточном живом организме на множестве, так сказать, этажей его организации (этажей его устроения). Оно наличествует там:
·         начиная от уровня общеорганизменного
·         и кончая  уровнем внутриклеточных процессов,
т.е. наличествует там вплоть до процессов, происходящих на молекулярном уровне.
И еще уточню: самопревращение на молекулярном уровне  происходит: и в каждой клетке, и в межклеточной среде, иными словами, происходит «в биоматериале».   
Пойду теперь в пояснении  дальше. Все это (т.е. то, каковы особенности живого) – издавна изучается в корпусе биологических наук. И по мере накопления наших знаний об этом, такое, до того единое, направление познающего поиска постепенно разветвилось на множество направлений, причем:
·         многие  из таких направлений изучают  особенности живого на своем, отличающемся от других,  масштабе-уровне его (т.е. живого)  организации;
·         в настоящее время очень бурно изучаются особенности живого на молекулярном уровне его организации.
 
***
ЗАМЕЧАНИЕ
И я особо (и повторно!) подчеркну, что в настоящее время сложность познающего поиска, выходящего на познание природы живого (да и на другие очень сложные сферы познания) заключается в следующем.
Для успешности таких исследований (исследований, все глубже постигающих сущностные особенности живого и Человека)   приходится выходить в своих размышлениях на проблемы самого общего, т.е. общеметодологического порядка (иными словами, тут нужны некие общеметодологические постулаты, тут нужны концепты и лоции (онтологемы) общего порядка, иначе легко запутаться). Но:
·         с одной стороны, очень многие проблемные вопросы и там, т.е.  в таком направлении познающего поиска, как общая методология, – еще не разрешены,
·         а, с другой стороны, обучение соответствующих исследователей поставлено сейчас, к сожалению,   так, что даже уже имеющиеся результаты, полученные в общей методологии (в том числе и результаты, полученные в такой ветви общей методологии, как ТРИЗ), оказываются не востребованными, лежат втуне.
И одна из подцелей (или сверхцелей) данной статьи:
·         по ходу критики ряда высказываний на сайте Методолог, представляющих собой, на мой взгляд, непродуктивные наскоки на тризовский инструментарий,
·         продолжить ознакомление читателей с некоторыми из результатов, полученных в общей методологии.
***
 
Продолжая начатое пояснение, я обращаю внимание на то, что    исследования, ведущиеся на молекулярном уровне живого (также, как и знания-результаты, там уже накопленные)  имеют самые разные обозначения, в том числе, это такие, как: биохимия, молекулярная биология, а также:  генная инженерия и молекулярная биоинженерия. Причем, туда, в такое обозначение, как молекулярная биоинженерия, относят:
·         не только соответствующие направления исследований,
·         но и разработки разнообразных технических устройств,
в том числе, устройств:
·         не только предназначенных для проведения научных исследований живого на уровне молекулярном,
·         но и устройств, относимых уже к практике, к миру техники, к производству вещей,
что не продуктивно, ибо создает путаницу.
 
ЧТО Я ПОНИМАЮ ПОД БИОМОЛЕКУЛЯРНОЙ ИНЖЕНЕРИЕЙ
 А поскольку нас в данной статье интересует проблема самопревращения материала в продукт применительно к единицам производственной Д., то,  опираясь на сказанное выше, я просто укажу, что под названием «биомолекулярная инженерия» я, чтобы не было путаницы, понимаю все то множество  направлений разработок вещей, в которых:
·         для  проектируемых технологий по изготовлению вещей (для проектируемых функциональных частей тех или иных ТС),
·         для  наработки  тех или иных технических решений  и пр., –
для всего этого используются: и знания, и материалы, добытые исследователями на уровне молекулярной организации живого. В том числе, разработчиками:
·         используются, во-первых, знания, объясняющие такие там особенности, которые ответственны за самодействие, за самопревращение,
·         во-вторых,  используются собственно те биоматериалы, которые могут подобное самопревращение осуществлять.
 
О МНОГООБРАЗИИ РАЗРАБОТОК, ВЕДУЩИХСЯ  В БИОИНЖИНЕРИИ
Как же мне теперь коротко обрисовать то огромное многообразие разработок в  таком направлении, как биомолекулярная инженерия? Причем, я имею в виду многообразие:
·         часть из которого уже четко намечена,
·         а часть - только-только «проклевывается».
Я поступлю, ради краткости, следующим образом.
Во-первых, я обращаю внимание на то, что, вообще-то говоря, разработчики в своих «био» разработках (т.е. занимаясь, так сказать, биоинженерией разного (и макро- и микро- плана)) используют знания, добытые на разных «биологических» направлениях научных исследований.
Во-вторых, я напоминаю, что все огромное многообразие направлений так называемой биоинженерии (многообразие, включающее в свой состав и многообразие разработок в области биомолекулярной инженерии) я, пусть и эскизно,   но уже обрисовал-проклассифицировал  в своей предыдущей статье на сайте Методолог (при рассказе там о путях технологизации Биосферы).   Так что,  желающие могут заглянуть в ту статью[7], чтобы в ней ознакомиться со списком направлений:
·         не только в области макробиоинжинерии,
·         но и в области биомолекулярной инженерии[8].
Ну а здесь, в этом месте статьи, мне надо бы  (так же,  как в уже состоявшемся рассказе про нанотехнологии) сначала более подробно, чем в той своей статье, проклассифицировать, а затем  и охарактеризовать то множество разработок, которое уже усматривается в сфере именно биомолекулярной инженерии. Но сложность здесь в том, что достаточно полный обзор ветвей-веточек биомолекулярной инженерии (такого направления разработок) занял бы очень-очень много места.
Поэтому я ограничусь кратким обсуждением лишь двух направлений (ветвей) биомолекулярной инженерии. Они тоже взяты из того, более или менее полного, их списка, и, разговор о них, на мой взгляд, позволяет достаточно емко и наглядно обрисовать спектр возможностей, в такой сфере разработок наличествующий (уже сейчас усматриваемый).
 
***
ЗАМЕЧАНИЕ
Некоторых читателей, по-видимому, раздражает постоянное мое стремление вводить какие-то различения, классификации, пояснения и пр. И я понимаю причину такого раздражения, ведь «по жизни» нам чаще всего встречаются ситуации, так сказать, «промежуточные», в тот или иной выделенный нами класс не влезающие. 
Но все же без этого, т.е. без введения четких и недвусмысленных  различений-определений – не обойтись, если мы хотим:
·         и вести анализ продуктивно,
·         и наладить между собой взаимопонимание.
Приведу пример. Как бы мы стали описывать и характеризовать формы реальных тел, если бы у нас не было инструментария:
·         разработанного исследователями-геометрами
·         и нами воспринятого-используемого,
т.е.   если бы мы не имели таких геометрических представлений-определений (умозрительных моделей), как:   шар, куб и т.д.?
Собственно, именно для лучшего взаимопонимания я стараюсь так тщательно расписывать смыслы многих понятий. И в связи с сейчас  сказанным,  хочу пару слов сказать по поводу «зловредного определительства», о котором с такой горячностью говорил недавно на сайте Методолог Б. Злотин.
Здесь не все так однозначно, как он говорит. Что я имею в виду?
Да, устоявшиеся определения (стереотипы) иногда вредны, мешают продуктивно размышлять. Недаром в свое время Г.П. Щедровицкий говорил, что определение – гробик для смыслов. Ну а  в ТРИЗе чуть ли не с самого ее основания есть специальная рекомендация о том, что, находясь в изобретательской ситуации, следует отказываться от стандартных терминов и пр.   И это помогает поиску решения в изобретательской(!) ситуации, ибо ситуации такого типа (как я уже упоминал в одной из своих статей на сайте), это – ситуации незнания, проблемные. Здесь известные знания-рекомендации «не работают», от них приходится отказываться, от них отходить.
Но при всем при этом следует учитывать и такой аспект. В нашем  отказе от устоявшихся понятий нельзя перебарщивать даже при поиске изобретательских решений! Т.е. нельзя и в таком (проблемном) поиске считать вредными любые определения (а такой вывод невольно напрашивается, исходя  из сказанного в своей статье   Б. Злотиным). Нельзя потому, что мы ведь всегда  мыслим-рассуждаем в понятиях, при этом  каждое из понятий «до того» было определено, и именно эти самые определения-смыслы работают в наших размышлениях. Оперирование одними только именами-названиями понятий (т.е. оперирование понятиями, делаемое без учета вложенных в понятия смыслов)  – будет полнейшей абракадаброй.
В конце-концов, тот же АРИЗ – есть определение-описание того, как именно следует двигаться в разрешении имеющегося в разработке затруднения, чтобы как можно быстрее добиться успеха. Да и злотинское «Управление эволюцией» тоже есть некое определение-описание.
Конечно, и о таких проблемах следует говорить отдельно и не так конспективно, ибо в двух-трех словах такую тему не раскроешь, но я и здесь ограничусь этим коротким замечанием (могу при этом сослаться на свою статью «О системном операторе», где эта  тема немного затрагивается[9]).  
***
 
О КАКИХ ВЕТВЯХ БИОМОЛЕКУЛЯРНОЙ ИНЖЕНЕРИИ СЕЙЧАС ПОЙДЕТ РЕЧЬ
Какие же направления биомолекулярной инженерии мной выбраны для их описания?
Первоенаправление, это – использование в разрабатываемой  ТС (в некой разрабатываемой технологии) ферментов (т.е. «биокатализаторов»), причем, ферментов:
·         не только естественных, т.е. непосредственно берущихся-выделяемых из живых объектов,
·         но и искусственных,
включая  в их искусственный класс:
·         и искусственно сделанные, но естественные ферменты,
·         и ферменты полностью искусственные, т.е. совсем новые, сочиненные для каких-то своих нужд разработчиками.
К слову, я это направление выбрал потому, что  оно хорошо иллюстрирует возможности тех технических разработок, которые уже сейчас ведутся.
Второе направление, мной выбранное для разговора, это – метод, часто именуемый в литературе, как «специфический мультимутагенез». Я его взял потому, что при разговоре о нем, надеюсь, мне удастся проиллюстрировать огромное  богатство-многообразие возможностей  тех  технических разработок в области биомолекулярной инженерии (иными словами, многообразие тех там направлений), которые:
·         хотя уже и прогнозируемы,
·         но реализация которых относится к дальней перспективе развития: и техники, и мира людей.
Коротко охарактеризую теперь (с позиций системного подхода) каждое из двух, выше мною отмеченных, направлений.
 
ТЕХНИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФЕРМЕНТОВ
Как известно, ферменты, это – класс-вид  достаточно сложных белковых молекул с каталитическими свойс­твами. Таким образом, сейчас рассматриваемое  направление разработок использует для разрабатываемых технологий и ТС: 
·         и соответствующие (о ферментах и т.п.) знания,
·         и такого рода материалы.
Но о возможностях так называемого «ферментного» пути самопревращения материала в продукт (возможностях тоже очень богатых и разнообразных) мне придется  сказать пока очень коротко и тезисно (оставив ряд вопросов, касающихся особенностей таких процессов, как катализ и автокатализ, на потом).
Первое. Разновидностей ферментов в мире живого –  много. Они характеризуются:
·         избирательностью к преобразуемым субстратам,
·         производительностью,
·         видом-типом преоб­разования и т.д.
Второе. Уже разработаны многочисленные способы извлечения того или иного фермента из биоматериала для его последующего “технического” использования.
Третье. Уже разработаны различные способы встраивания фермента в тот или иной технологический процесс.
Четвертое. Некоторые ферменты уже могут изготавливаться искусственно.
Пятое. Ищутся пути создания новых ферментоподобных молекул, причем:
·         а) как не органических,
·         б) так и органических, но с новыми свойствами (есть уже отдельная на­учная дисциплина для этого – так называемая биомиметика) и т.д.
А читатель дальше сам может поразмышлять: и про перспективы этого направления, и про то, что это несет людям.
 
МЕТОД СПЕЦИФИЧЕСКОГО МУЛЬТИМУТАГЕНЕЗА
Напоминаю, что здесь, в рассказе про такое направление,  речь пойдет о множестве  разработок, куда более  революционных и, так сказать,  отдаленных (отдаленных по времени своей возможной реализации).
Когда я говорю об их «революционности», я имею ввиду то, что результаты таких разработок будут уже качественно отличны от обычных технических. Скажу больше. Там, при реализации таких разработок, становится реальностью то:
·         что пока обыгрывается только у писателей-фантастов,
·         а серьезного осмысления чего еще не производилось.
Пообсуждаю (но тоже очень тезисно),  в чем именно заключаются  особенности такого направления. При этом я предполагаю, что читатели достаточно «биологически» грамотны, так что не надо многие термины разъяснять.
Когда мы говорим о методе специфического мультимутагенеза, то, прежде всего, следует отметить следующее.  
Первое. Речь здесь идет:
·         не о, скажем, искусственном эмбриогенезе
·         и не о техниках клонирования,
что (т.е. такие технологии) – тоже само по себе есть в чем-то техническое (т.е. искусственное, нами намеренно спровоцированное-произведенное, а не естественное) самопревращение.   
Второе. Не идет здесь речь и о техниках использования «стволовых» клеток, а также о техниках перевода клеток из «половых» в «стволовые» и дальше, перевода «стволовых» в «соматические» (и обратно!), что тоже есть в чем-то техническое самопревращение. 
Обо всем этом есть много литературы и развитие идет здесь очень стремительно, но я всего этого сейчас не касаюсь.
Третье. О чем же тогда идет речь? Замысел-идея такого направления  заключается в том, что с помощью методов биомолекулярной (генной) инженерии удается (может удастся):
·         придумать  ту или иную генную "бук­ву" (и/или слово), которая не присуща некоему реально существующему геному,
·         и встроить ее в заданное место этого самого генома (встроить в естественную ДНК, в генную структуру (в геном) соответствующей реальной клетки).  
Причем, здесь есть у разработчиков два варианта, отличающиеся по степени-уровню своей изобретательской дерзости (по степени-уровню изобретательского творчества):
·         а) одно, менее дерзкое, когда новое для данного генома  генное «букву-слово» все же взято из известного в живых организмах их ассортимента (так, всем уже известны так называемые генетически модифицированные продукты),
·         б) и второе, более дерзкое, когда буква-слово» – совсем новое, не присущее известному множеству геномов (к примеру, встраивать туда, в структуру ДНК, такой аминокислотный остаток, в котором углерод заменен на кремний, и т.п.).
Сразу же оговорюсь, что речь сейчас идет о таком направлении разработок, которое находится еще только на самом начальном этапе своего развития (да и в знаниях об этом у человечества пока огромные пробелы).  К тому же,  я особо подчеркиваю:
·         в таком направлении разработок речь идет только лишь о создании «совсем» искусственных генетических «слов» (генов?), вставляемых затем в геном, а не целых геномов,
·         и потому,  что касается собственно процесса самопревращения (“семени в злак”), то оно  затем осуществляется “естественными” биологическими механизмами.
Как видим, такое направление разработок не ставит, вроде бы, задачи создания таких технологических процессов, которые бы представляли собой полностью искусственные процессы воспроизводства[10]. Речь идет по-прежнему  лишь о воспроизведении какой-то части процессов воспроизводства.
Чем же это направление разработок интересно, почему я на нем останавливаюсь?
Во-первых, отмечу следующий принципиальный момент. Этим направлением разработок открывается путь управляемого и прямого мутагенеза (т.е. путь непосредственной и целенаправленной модификации  геномов), в отличие от ныне достаточно распространенных путей  непрямого мутагенеза,  скажем, таких, как:
·         а) путь химических и физических макровоздействий на клетку,
·         б) путь  изменения генома через агрономическую и животноводческую селекцию видов и сортов (пород) организмов и т.п.
И сюда же следует добавить еще один принципиальный момент. В разрабатываемых в таком направлении технологиях используются:
·         не собственно сами эти искусственные отдельные генные слова,
·         а естественные геномы, ими модифицированные.
А это – уже технологии, качественно отличающиеся от технологий с использованием только ферментов. Дело здесь в том, что   технологии, использующие модифицированные геномы, представляют собой  функционирование полной  генетической ИС вкупе завершенной единицей генетической информации в каком-то  живом (пусть даже одноклеточном) организме. А это означает, что в такой технологии происходит:
·         не только гетерокатализ (особо подчеркну то, что  и гетерокатализ здесь – куда более сложного вида, чем при упомянутом выше ферментном катализе),
·         но и автокатализ.
Иными словами,  при использовании так модифицированных геномов возможен процесс воспроизводства соответствующего модифицированного организма. Добавлю еще следующее:
·         подробно про особенности авто- гетеро- катализа в живой клетке можно узнать из книги В. Корогодина[11],
·         к тому же, дальше по тексту (в третьей части статьи) я еще к этому возвращаюсь.  
Теперь, во-вторых. По­мимо практического использования результатов подобного мутагенеза (скажем, использования в виде производства модифицированных организмов, что уже сейчас начинает делаться), исследования на этом пути позволят(!!) (очень коротко и очень бегло, к сожалению, об этом, очень значимом(!), аспекте говоря):
·         не только увидеть ген­ный текст (что уже исследователями практически выполнено, ведь уже есть результат выполнения известной программы "геном человека" и т.п. программ),
·         но и научиться извлекать из этого текста его информационное содер­жание, его семантику[12].
И каждому  понятно, что  в рамках проблематики, возникающей на таком пути разработок, можно обсуждать очень многое и очень сложное  из того, на что   мною в этом тексте лишь намекается. Но пусть этим займутся заинтересованные читатели, если пожелают.
Все же считаю необходимым еще отметить следующее. На этом пути (если он получит развитие) все-таки уже видится (видится уже, как момент некоего очередного этапа его развития, т.е. видится в более далекой перспективе[13]) решение задач:
·         а) не только по совершенствованию организмов известных видов,
·         б) но и по разработке новых видов биоорганизмов!
Причем, на этом пути есть место и такому ответвлению, которое уже решает задачи разработки видов организмов, полностью “искусственных” (в смысле: полностью придуманных, “сочиненных” человеком), в том числе, решает задачи разработки (где-то в далекой перспективе):
·         таких видов, которые построены на полностью искусственных геномах (и комплементарных им информационных систем (ИС),
·         а среди таких видов (т.е. видов с искусственными геномами и их ИС), таких разновидностей организмов, которые построены не только на углеродной основе! 
Вот какие перспективы (причем, с очень-очень неясным для судеб человечества исходом) обещает биомолекулярная инженерия!
 
***
Итак, по ходу уже проведенных в статье размышлений мы получили[14] достаточно упорядоченную и достаточно полную картинку того, как, какими путями и средствами можно выйти на осуществление той самой  экстравагантной идеи, пришедшей нам (людям) в голову (а именно: идеи самопревращения материала в продукт).
Причем, упорядочивание путей и средств реализации этой идеи было сделано в данной статье не из тех или иных конъюнктурных или местечковых (т.е. не из узкопрофессиональных или конъюктурно-политических) соображений, а с позиций системного подхода, позволяющего рассматривать анализируемые ситуации наиболее объективировано, комплексно и сущностно.
Конечна, эта картинка –   еще очень эскизна, к тому же есть в ней: и пустоты, и темные места. Но, несмотря на свою эскизность, она уже может выступать для разработчика в качестве общей понятийной топики, в качестве общей карты-лоции при размышлениях о возможностях реализации (в сфере производственной Д.) идеи самопревращения. 
Попутно мне, думается, удалось:
·         и содержательно прокомментировать некоторые из высказываний о ТРИЗЕ и о тризовском инструментарии, прозвучавших в последнее время на сайте,
·         и показать, что если мы собираемся продуктивно заниматься разработками, реализующими идею самопревращения материала в продукт, то нам приходится в своих размышлениях выходить на проблемы самого общего порядка, проблемы надпредметные, проблемы мировоззренческие и общеметодологические.
Таким образом, поставленные перед статьей цели вроде бы достигнуты и потому можно бы мне ограничиться уже сказанным. Но мне еще хочется выполнить одно свое обещание, высказанное в данной статье. Я имею в виду обещание коснуться очень сложного и злободневного вопроса о том, как, благодаря каким, наличествующим в косной природе, факторам, появилась жизнь, живая природа. Заодно это послужит еще одним комментарием к тому, о чем в последнее время шла дискуссия на сайте.
Но поведу я разговор об этом  в третьей, заключительной  части статьи.
 
В. Ключ, г. Обнинск, сентябрь-октябрь 2010 г.


[1] Да и, скажем, металлургическая промышленность и т.п. - то­же.
[2] Тем самым, манипулируя атомами-молекулами этого вещества.
[3] К сформулированной только что области разработок тризовец может прийти и с других исходных посылок, это – не принципиально. Принципиально то (и это видно из приведенного хода рассуждений), что системный тризовский анализ позволяет очень быстро выходить на новые технические ресурсы и возможности из разных начальных точках анализа.
[4] Этот термин пошел от названия меры, равной 10-9 от основной единицы длины - метра. Это размер молекул.
[5] К слову, первым кто про это направление заговорил в тризовской литературе, был, по-моему, Ю. Саламатов   (Саламатов Ю.П. Система развития законов творчества.//"Шанс на приключение", сост. А.Б.Селюцкий, Петрозаводск: Карелия, 1991).
[6] Напоминаю, что первым проблему создания конечных автоматов, себя копирующих рассмотрел (в опоре на работы Тьюринга) фон Нейман (см. Нейман фон Дж., Теория самовоспроизводящихся   автоматов, М.,Мир, 1971).
[8] Правда, классификация направлений там делалась, исходя из более надсистемного рассмотрения подобной проблематики (если вспомнить про системный оператор), а конкретнее, исходя из рассмотрения направлений технологизации Биосферы. Тем самым, фокус тамошнего рассмотрения был несколько другой. 
[10] Что было бы, как я уже говорил выше по тексту, чреватым для человечества. А здесь еще уточню: чреватым, если человечество останется в нынешнем своем состоянии (имеется в виду: не только нынешние особенности организации своих социумов, но и нынешние подходы к своему познающему поиску).
[11] См. примечание 7.
[12] К слову: изучение особенностей выращивания и использования стволовых клеток тоже позволит продвигаться в этом направлении.
[13] Там он уже начнет пересекаться с таким направлением, как клонирование, и т.п.
[14] Особенно, если учесть еще и сказанное об этом в моей статье о дальнем прогнозе мира техники.

 

Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Subscribe to Comments for "Об идее самопревращения материала в изделие Ч.2"