Наука и техника в 2000 году

Статья из журнала «Изобретатель и рационализатор», №1, 1979 год. Вот про такое будущее мечтали в 1979 году и прогнозы были ну очень оптимистичные. К сожалению, почти все из них не сбылись. Наиболее точно угадано развитие вычислительной техники.


Повысить обоснованность прогнозов научно-технического прогресса и социально-экономических процессов, расширить использование этих прогнозов при разработке народнохозяйственных планов.

Из «Основных направлений развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 годы»

 

Наш журнал публикует творческие решения актуальных задач технического прогресса. Однако актуальными бывают обсуждения не только уже найденных оригинальных решений, но и самых «безумных» идей, – и среди наших читателей могут оказаться их разработчики. «Я интересуюсь будущим, так как собираюсь провести в нём часть своей жизни», – сказал один из прогнозистов. Предположения о будущем науки и техники всегда интересны, даже фантастические. Сейчас, однако, просчёты в ожиданиях, куда устремятся в ближайшие десятилетия фундаментальные исследования, какими вообще станут жилища, дороги, автомобили, медицина, энергетика и т. д., могут обойтись во много раз дороже, чем ошибки в конкретных проектах. Поэтому прогностика становится наукой. Известный специалист в этой области, доктор экономических наук В. А. Лисичкин (рецензию на одну из книг В. А. Лисичкина см. ИР, 12, 77), и его сотрудники Х. А. Хашиев и Е. И. Голынкер пишут о некоторых выводах, к которым в последние годы пришли учёные.

 

Эпизодические попытки отдельных учёных прогнозировать направления развития своей или смежных областей науки и техники уступили место систематическому общегосударственному подходу к прогнозированию всех сторон деятельности общества в комплексе с оценкой экономических, социальных и экологических последствий развития науки, техники, промышленности.

XXV съезд КПСС особо подчеркнул значение научного предвидения в руководстве страной, управлении хозяйством, планировании. В отчётном докладе съезду Генеральный секретарь ЦК КПСС Председатель Президиума Верховного Совета СССР Л. И. Брежнев указывал: «В соответствии с решениями предыдущего съезда подготовка десятого пятилетнего плана велась одновременно с разработкой исходных установок развития экономики страны на перспективу до 1990 г. Ориентировки на пятнадцать лет, разумеется, не могут и не должны иметь столь же директивный характер и быть такими же детальными, как пятилетние планы. Их назначение в другом – в том, чтобы заблаговременно определить характер и масштабы стоящих перед нами задач и сосредоточить силы на их решении, яснее увидеть возможные проблемы и трудности, облегчить разработку и выполнение программ и проектов, выходящих за рамки пятилетия.

Над конкретными цифрами, заданиями на перспективу предстоит ещё большая работа».

«Основные направления развития народного хозяйства СССР на 1976-1980 годы» предусматривают «всемерно развивать исследования по проблемам прогнозирования». Прогноз – а каждый просчёт в нём теперь обходится в сто крат дороже, чем раньше, – будет тем точнее, чем глубже. Данное положение – фундаментальное для развития техники. Поиски движущих сил развития техники, определение устойчивых тенденций, их формализация (построение теории эволюции техники) – основные пути повышения достоверности прогнозов техники.

Сегодня мы можем констатировать изменения в общей структуре фундаментальных исследований. Особенно высоки темпы развития биологии. Дж. Холдейн ещё в 20-е годы предсказывал, что к середине текущего столетия центр научных исследований переместится от физики-математики к биологии. Да, от биологических наук в течение 1980-2000 гг. можно ожидать таких открытий и изобретений, которые окажут революционизирующее воздействие на всю сферу науки и производств.

Но Холдейн оказался не совсем точен, недооценив возможности физических наук, развитие которых идёт и будет идти весьма бурно. После периода преимущественного практического использования уже достигнутых результатов в этой области вновь будут сделаны фундаментальные открытия. Возможно, что они будут связаны с общей теорией поля и овладением гравитацией и что главную роль здесь сыграет создание общей теории элементарных частиц.

Центр тяжести в исследованиях перемещается сегодня также от теоретических областей к прикладным и к опытно-конструкторским разработкам.

«Чистую» и прикладную математику в 1980-2000 гг. ждёт период энергичного развития. Математика всё настойчивее вторгается в биологию, химию, экономику, лингвистику, геологию, социологию и многие другие дисциплины. Так, академик А. Д. Александров считает, что в теории поверхностей можно ожидать интересных результатов от исследования поверхностей с ограниченной положительной частью внешней кривизны. В теории вероятностей одна из важных и актуальных проблем – поиск наиболее общего марковского процесса на топологическом пространстве и связанная с этим задача поиска всех операторов, переводящих положительные полугруппы из обычного банахового пространства непрерывных функций в него же. Эта проблема представляет большой интерес в приложении к теории потенциала, диффузии и теплопроводности. Предполагается, что к 2000 г. будет завершён процесс обобщения теорем о метрических пространствах на случай топологических пространств. В области математического анализа многообещающих выводов следует ожидать от теории L-функций, исследования пойдут по принципиально новым путям, с использованием всего аппарата современной математики. Многое будет сделано по математическим методам теории элементарных частиц и квантовой теории поля.

В теоретической физике, пожалуй, наиболее важным можно считать разработку единой теории элементарных частиц. Будет проверен ряд гипотез, в частности о кварках и нелокальных полях. К концу века, возможно, удастся выяснить природу и соотношение (внутреннюю связь) элементарных взаимодействий (гравитационного, электромагнитного, сильных и слабых ядерных). Очень многого ждут от работ с ускорителями, использующими сталкивающиеся пучки электронов и позитронов.

В 80-х годах серьёзных достижений можно ожидать в физике твёрдого тела на границе между «чистой» и прикладной науками. Новое оборудование позволит изучить нейтронное рассеяние кристаллов в степени, достаточной для того, чтобы полнее понять поведение металлов и сплавов. По мнению шведского физика А. Альвена, одна из важнейших задач, которая будет решена, – установление степени распространённости антивещества во Вселенной.

Много дадут науке и технике космические исследования. Продолжится изучение солнечной системы с помощью пилотируемых и непилотируемых аппаратов. К началу 80-х годов приурочивают открытие постоянной базы на Луне, тогда же будет совершён пилотируемый облёт Марса и Венеры, а в середине 80-х годов человек ступит на Марс. В это же время, очевидно, начнётся изучение Юпитера с орбитальных станций. В конце 80-х годов ожидаются успешные попытки использовать лунное сырьё прежде всего для таких целей, как возведение строительных сооружении на Луне, получение электроэнергии и питьевой воды с помощью кристаллизационной воды, добытой из лунных пород. Если там будет обнаружен карбонат кальция, появится возможность получать кислород с помощью солнечных энергетических установок.

А около 1990 г. предполагается освоить производство из лунного сырья топлива для ракетных двигателей, создать постоянно действующие исследовательские станции на Марсе, в окрестностях Венеры и на спутниках Юпитера. Примерно в 2000 г., по прогнозу А. Кларка, человек попытается жить на других планетах и создаст искусственные луны для освещения больших территорий (по Г. Кану), начнёт работать над проектами полётов к другим звёздам.

Ну, а в следующие 50 лет, можно предположить, будет выяснен принципиальный вопрос о том, какое состояние материи предшествовало моменту максимальной плотности, с которого началось расширение Вселенной в её сегодняшней фазе, вопрос о структуре начального вещества расширяющейся Вселенной (было ли оно однородным или нет, содержало ли одинаковое количество частиц и античастиц, какими обладало магнитными и температурными свойствами и т. д.).

В медицине, по прогнозам учёных ФРГ, к 1980 г. закончится разработка и начнут применяться искусственные органы (почки, сердце). К 1985 г. средняя продолжительность жизни увеличится до 76-78 лет, будет проводиться пересадка органов человека и животных в широких масштабах, повсеместно использоваться искусственные органы. Начнётся внедрение электронных протезов: радар для слепых, сервомеханизмы в протезах для рук и ног. К 1990 г. появится большее число новых медицинских профессий, диагнозы будут ставить <на ес>исключительно ЭВМ. Предполагается, что 3/4 случаев раковых заболеваний станут выявляться на ранних стадиях, будет проводиться профилактика сердечно-сосудистых заболеваний.

В нашем столетии общее мировое потребление всех видов энергии удваивается каждые 20 лет. Ещё быстрее растёт мировое потребление электроэнергии, на выработку которой идёт приблизительно четверть всех энергоресурсов, расходуемых человечеством. К 1980 году мировое производство электроэнергии возрастёт по сравнению с уровнем 1960 г. не менее чем в 4 раза, а к 2000 г. – не менее чем в 8 раз. Хватит ли энергоресурсов, чтобы выдержать такие темпы? Советские энергетики отвечают на это утвердительно. Если учесть известные ныне запасы расщепляющихся материалов (которые примерно удваивают энергоресурсы), то к 2000 г., по данным академика М. А. Стыриковича, будет израсходовано менее 1% запасов ископаемого топлива. Даже при постоянно возрастающих темпах роста потребления энергии через 100 лет будет израсходовано не более 6-9%, а через 140 лет – не более 20-30% от общих запасов.

На первый взгляд приведённые данные не опровергают концепцию «энергетического голода», а лишь отодвигают его к более отдалённому времени (напомним, что ископаемое минеральное топливо составляет сейчас 9/10 потребляемых энергоресурсов). Но, во-первых, авторы этих теорий не учитывают колоссальные потенциальные возможности термоядерной энергетики, а также выявление других источников энергии. Во-вторых, в расчёт сознательно берутся лишь современные методы производства энергии, а они сопровождаются сравнительно большими потерями. Поэтому в последнее время много говорят о новых прогрессивных методах производства электроэнергии, например магнитогидродинамическом генерировании и непосредственном превращении энергии химических реакций в электрическую. Грандиозные перспективы откроет перед человечеством осуществление управляемой термоядерной реакции, когда источником энергии станет обычная вода. Каждый грамм извлечённого из неё дейтерия теоретически способен дать в 10 млн. раз больше энергии, чем грамм угля.

Учёные считают, что через 30-40 лет большинство реакторов будет работать на быстрых нейтронах. Это позволит снизить себестоимость электроэнергии в 2-4 раза.

В будущем, помимо ядерного топлива, в более или менее широких масштабах найдут применение энергия Солнца, энергия приливов-отливов и внутреннее тепло Земли.

Остановимся на развитии информационной и вычислительной техники. Развитие телефонии в корне меняет существующие информационные потоки. Всё реже по личным и служебным делам люди обращаются к услугам почты. В предстоящие 10 лет, по-видимому, у телефона исчезнет такая деталь, как наборный диск. Его заменит номеронабиратель клавиатурного типа. В телефоне будущего не предусматривается использование звукового сигнала, цель которого уведомить абонента о том, что набираемый им номер занят. Даже в случае блокировки линии достаточно будет набрать желаемый номер, и автомат установит связь.

Однако фантазия человека не останавливается на этом. Мы стоим на пути к видеофицированному городу. В Швеции видеотелефон не только с успехом используется на некоторых предприятиях, но и устанавливается в общественных местах (на линиях связи между Стокгольмом, Гетеборгом и Мальмё). Внедрение видеотелефона скажется на развитии техники телевидения и поведении людей. С его помощью можно будет (не позднее 1985 г.) проводить многочасовые телеконференции, участники которых будут находиться на расстоянии тысяч километров друг от друга. Как следствие сократится число служебных поездок, а обмен информацией станет более оперативным. Не позднее 2000 г. весь земной шар будет опоясан сетью видеотелефонов, телефон превратится в универсальное средство связи, монтируемое из нескольких блоков (акустический аппарат, экран, устройство для фиксации появляющегося на экране изображения и т. д.). Обыденным делом вскоре станет ведение телефонных разговоров с любой точки земли, из поезда, автомобиля и самолёта. Предполагается, что в 1990 г. все европейские страны создадут автоматические системы, с помощью которых станет возможным вести телефонные разговоры, не выходя из автомобиля.

Нарастание информационного потока ставит вопрос о том, как сделать его управляемым, чтобы осваивать всю содержащуюся в нём информацию. Объем научно-технической информации удваивается через каждые 10-15 лет. К 2000 г. по сравнению с 1950 г. он возрастёт более чем в 30 раз. Почти все существующие системы передачи информации безнадёжно перегружены. Неразбериха в диапазоне средних волн (радиовещание), постоянная перегрузка телефонных линий, ограниченное число телепрограмм – всё это ведёт к постоянному росту объёма утерянной информации. Большие перспективы в рассматриваемой области открывают электронно-вычислительная и лазерная техника, а также искусственные спутники Земли. Необычайно высокие частоты превращают лазер в такой носитель информации, возможности которого практически неисчерпаемы. По всем признакам в первую очередь лазерный луч найдёт широкое применение в видеотелефонной связи. Это должно произойти в конце 80-х годов. Несколько позднее, но ещё до конца столетия лазерный луч станет использоваться в технике телевидения. С этого момента мы сможем наблюдать на экране трёхмерное изображение. Имеются благоприятные предпосылки для установления с помощью лазера космических линий связи. Лазер обогатит наши представления о микромире. С помощью лазерной спектроскопии специалисты смогут получить точное представление о структуре молекул и атомов. Лазерные микроскопы и голография дадут возможность увидеть структуру веществ в трёхмерном измерении. В свою очередь это даст толчок дальнейшему совершенствованию исследовании в области медицины и химии.

Искусственные спутники станут узловыми пунктами мировой системы связи. Через 15-20 лет основная масса информации будет поступать к потребителю через космические электронные релейные станции.

Прогнозирование парка ЭВМ – исключительно сложная задача. Эпоха автоматических вычислительных машин отсчитывается с 1944 г., когда начала работать первая автоматическая цифровая вычислительная машина с последовательным контролем, МАРК-1,2. В 1946 г. была сконструирована и построена электронная машина ЭНИАК с внутренним запоминающим устройством на ламповых триггерах ёмкостью всего в 20 чисел из 10 десятизначных цифр каждое. Она могла выполнять 5000 сложений в секунду. Начало промышленному производству ЭВМ положила в 1951 г. машина ЮНИВАК. Первый вариант ЭВМ большой мощности – ИБМ-701 –был поставлен весной 1955 г. Год спустя фирма выпустила машину ИБМ-650, в равной степени пригодную для научных и коммерческих целей, которая впоследствии стала «рабочей лошадью» промышленности.

Определим временные границы поколений вычислительных машин: первое поколение – релейная ветвь, 1944-1946 гг.; второе поколение – ламповая ветвь, 1946-1959 гг.; третье поколение – полупроводниковая ветвь, 1959-1964 гг.; четвёртое поколение – интегральная ветвь, с 1964 г. по настоящее время.

Весьма точно прогнозировала и вкладывала капитал в НИРОКР и производство одна из ведущих международных корпораций – «Барроуз». Основные принципы построения технических средств и математического обеспечения ЭВМ идут уже в течение 15 лет по направлению, спрогнозированному и разработанному специалистами «Барроуз». ЭВМ серии «Барроуз» прошли путь трёх поколений за 18 лет и определили наиболее перспективные направления развития вычислительной техники (модульность, высокий интеллект, максимальная загрузка всех устройств, мультипрограммирование и разделение времени). Именно это позволило удовлетворить весьма жёсткие требования потребителей. Вычислительные системы будущего согласно прогнозу фирмы будут иметь модульную конструкцию, в которой можно обновлять отдельные узлы системы при сохранении остальной её части. Это позволит оперативно и экономично внедрять новые технические достижения по мере их появления.

Каждые 10 лет быстродействие логических элементов ЭЦВМ возрастало примерно на порядок. С появлением сначала интегральных схем, а в последнее время схем с высокой степенью интеграции (БИС) кривая стоимости логических схем резко снизилась. Каждые 5 лет стоимость одного вентиля уменьшается примерно в 10 раз, по-видимому, это положение сохранится по крайней мере ещё в точение следующего десятилетия. Общая производительность ЭВМ, зависящая как от быстродействия логических элементов, так и от структуры машины и других факторов, в течение 10 лет возрастёт в 100 раз. Предполагается, что в будущем вычислительные системы превзойдут по быстродействию современные не только за счёт увеличения быстродействия логических схем, но также и за счёт некоторых конструктивных особенностей, например, мультипроцессорной структуры. Вычислительные машины следующего поколения будут оснащены рядом аппаратных средств, которые позволят эффективно и в более короткие сроки осуществлять функции, выполняемые ныне управляющей программой. Будут разработаны и соответствующие специальные команды. Благодаря дополнительным аппаратным и программным средствам упростится работа с разделением времени.

В отечественной и зарубежной литературе много внимания уделяется прогнозам развития авиации и космонавтики. Уже оправдывается прогноз на 1974-1980 гг. о пилотируемых полётах – о создании долговременных станций на орбите Земли. Другое направление – действующая лунная станция (по прогнозу на 1980 г.). Сюда же относится разработка транспортных кораблей «Земля – орбита – Луна». Освоение космоса поставит в порядок дня два вопроса: возможность посещения космонавтами инопланетных цивилизаций, возможность установления межзвёздной радиосвязи. Учёных привлекает поиск контакта с инопланетными цивилизациями при помощи радиосигналов и лазерных лучей, уже имеются детально разработанные проекты подобного рода. А. Кларк полагает, что контакты с внеземными цивилизациями будут установлены не позднее 2030 г.

О транспорте будущего. Главной здесь по характеристикам скорости и вездеходности стала авиация. Гигантский вертолёт Ми-6 вмещает 80 пассажиров; трансконтинентальный самолёт Ил-62 развивает скорость 1000 километров в час, рассчитан на 186 пассажиров. Ан-22 поднимает на высоту 7800 метров свыше 100 тонн...

Это сегодня. По прогнозу к 1985 г. скорость самолётов возрастёт до 7600-8000 километров в час, к концу века – до 22-23 тыс. километров. В ближайшее десятилетие, по данным Международной организации гражданской авиации и Международной автотранспортной авиации, самолёты превратятся в основной вид транспорта. Кроме общественного авиатранспорта, утверждают специалисты, будет и другой – «индивидуальный». Переход к индивидуальному осуществится с помощью ракет. Надёжность техники станет такой, что несчастные случаи практически исключатся.

Ожидаемые перемены в железнодорожном и автомобильном транспорте. Перевозка тяжёлых грузов по железным дорогам и на автомобилях в ближайшее десятилетие не только продолжится, но и разовьётся с дальнейшей тенденцией к увеличению грузоподъёмности и скорости. Электропоезда на прямолинейных участках дороги достигнут скорости 200-250 километров в час, автотранспорт – 300 километров в час. Позднее, к 2000 г., следует ожидать увеличения скоростей железнодорожного транспорта до 500-600 километров в час. К этому же времени, согласно прогнозу Д. Сарнофа (США), скорость поездов на электромагнитах с использованием реактивных двигателей в вакуумном тоннеле достигнет 2000-8000 километров в час. Возможно также применение железнодорожного транспорта или напоминающих его устройств для перевозок грузов по лунной поверхности.

Примерно к 1985 г. должен быть решён ряд задач, связанных с разделением существующих и строящихся дорог на грузовые и пассажирские. В ближайшие десятилетия на основных автомобильных маршрутах произойдут радикальные перемены в системе дистанционного контроля и управления. В автомобилях будущего предусматриваются встроенные системы автоматического управления скоростью и «аварийным торможением, автоматической сигнализации, системы локации, радиотелефонии и другие усовершенствования. Современная радиоэлектроника уже обеспечила этими средствами воздушный транспорт, и они могут быть перенесены на автомобильный, что резко улучшит его мобильность, безаварийность и рентабельность.

Перспективный вид вездеходного транспорта – ховеркрафты, транспорт на воздушной подушке. Их массовое внедрение ожидается с начала 80-х годов. Сейчас в США выполняется программа по разработке кораблей на воздушной подушке водоизмещением 1000-6000 тонн, к 2000 г. по расчётам, их водоизмещение может достичь 10000 тонн. Будут также разработаны ховеркрафты для передвижения по гористым, лесистым и другим местностям. У специальных поездов на воздушной подушке (мнение Д. Сарнофа, США) скорость к 2000 г. может достичь 600-800 километров в час.

О водном Транспорте. Он будет пополняться гигантскими судами всех классов; основным новшеством здесь могут стать океанские суда на подводных крыльях, а также суда на воздушной подушке. Значительное распространение получит подводный и «утопленный» транспорт. Вполне вероятно, что в этой области удастся использовать данные морской бионики, что появится возможность создавать пластические плавательные аппараты с техническими характеристиками, приближающимися к характеристикам живых рыб.

Водоизмещение супертанкеров будет доведено до 2-3 млн. тонн. Значительное развитие получат суда с подводными крыльями и на гидролыжах; около 1990 г. ожидается создание промышленных образцов летающих подводных лодок, способных и летать со скоростью порядка 500 километров в час, и двигаться под водой на глубинах до 25 метров.

Трансатлантические лайнеры уже сейчас велики. Швейцарский инженер Вейланд разработал проект трансатлантического экраноплана – летающего катамарана длиной 213 метров и шириной корпуса 6 метров, с турбинами мощностью 100 тыс. л. с. Взяв на борт 3 тыс. пассажиров, судно за 30 часов совершит рейс из Лондона в Нью-Йорк.

Крупногабаритные, большой вместимости транспортные средства особенно перспективны. Во всяком случае, прогнозисты уверены, что в 1995 г. появятся самолёты на несколько тысяч пассажиров, поезда – на несколько десятков тысяч.

Дом будущего. Прежде всего, в нём много «встроенного». Освещение в нем электронно-люминесцентное, отопление термоэлектрическое, водоснабжение – конденсация атмосферной влаги. Из чего он построен? В принципе дома можно строить из чего угодно – из глины, песка, листьев, древесины, гальки... Все эти основные материалы термическим или химическим путём цементируются в кирпичи, плиты, панели прямо на месте строительства. Изготовляют их мобильные микрозаводы строительных элементов, которые смогут выезжать на строительные площадки с запасом химического «цемента» или с атомной термоустановкой для плавления и обжита песчаных и каменистых основ. Почти наверное можно сказать, что в ближайшее десятилетие промышленность и строительство будут пополнены материалами из отходов производства (экспертные оценки). Промышленные эксперименты в этом направлении уже ведутся в Японии. В США эксперты подсчитали, что капитальные затраты на создание крупных заводов эпоксидной смолы, используемой для подобной технологии строительства, не только быстро себя окупят, но и помогут решить жилищную проблему, которая в ближайшее время останется всё ещё достаточно острой: из-за роста потребности в жилой площади в связи с повышением общего уровня жизни, а также из-за роста численности населения. По данным ООН, к 2000 г. население Земли достигнет 6 млрд. человек, по данным Г. Кана – 6,2 млрд. человек. Значительная часть населения Земли будет жить в городах: в мире в целом 50-60%, а в развитых странах значительно больше. Сегодняшние города пока не подготовлены к столь быстрому росту населения. Необходима их реконструкция, а это дело не только строителей, но и социологов, медиков, демографов, экономистов.

Говорят об эпохе науки, эпохе техники, космического пространства, вычислительных машин и т. д. Из всех этих определений к ближайшим 30 годам больше всего подходит формула «Эпоха образования». Вне всякого сомнения, сегодняшнему поколению людей в ближайшие 30 лет придётся учиться больше, чем любому другому поколению до него. Люди этого поколения должны будут привыкнуть к стольким новшествам и коренным переменам, скольких человечество не видело последнюю тысячу лет.






www.etheroneph.com