Подражая природе

Нет ничего более совершенного, чем созданное самой природой. А почему бы не поучиться у неё и не скопировать эти вещи в виде технических решений?

Недавно президент РФ Владимир Путин поручил правительству разработать план развития природоподобных технологий (ППТ), включающий в себя создание научной инфраструктуры, подготовку кадров и проведение исследований в этой сфере. Реализация программы поручена сотрудникам Курчатовского института.

От крыльев до биороботов

Вообще-то не зря говорят, что всё новое – хорошо забытое старое. Прикладная наука бионика, изучающая способы и принципы применения в технических устройствах и системах свойств и функций живой природы. возникла только в прошлом веке. Но в действительности одним из первых образцов таких устройств мог бы стать орнитоптер – летательный аппарат, машущий подобными птичьим крыльями, который пытался построить знаменитый живописец и изобретатель эпохи Возрождения Леонардо да Винчи. Впрочем, летать подобно птицам было вековой мечтой человечества, и в конце концов, как вы знаете, это привело к эре авиации и космонавтики.

Считается также, что популярная застёжка «молния» была придумана по принципу строения птичьего пера, бороздки которого оснащены естественными «крючками», обеспечивающими надёжное сцепление друг с другом.

В наши дни к природоподобным принято относить прежде всего био- и нанотехнологии, а также в какой-то степени науки и технологии, связанные с искусственным интеллектом.

На выездном заседании комитета по науке, образованию и культуре, прошедшем в Курчатовском институте в конце прошлого года, председатель Совета Федерации Валентина Матвиенко заявила, что в России будет сформирована правовая база, регламентирующая внедрение и использование ППТ.

В свою очередь, президент НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Ковальчук рассказал о положениях Стратегии развития ППТ в нашей стране. В частности, он поведал, что создание биоподобной техносферы может решить проблему доступа к природным ресурсам, довольно ограниченным в сегодняшнем мире. Использование такого рода технологий не будет наносить вред окружающей среде, при этом сохраняя баланс между биосферой и техносферой, в который вносит свои «коррективы» человеческая деятельность, считает спикер.

А директор направления научно-технических исследований и разработок Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом» Виктор Ильгисонис убеждён, что к природоподобным следует относить также ядерные и термоядерные технологии:

– Возьмём отработанное радиоактивное топливо из могильников. Его вполне можно использовать вторично, при помощи переработки в нейтронных реакторах извлекая оттуда полезные компоненты.

Позже в Сочи, в рамках сессии «Природоподобные технологии: новая эра развития человечества» III Конгресса молодых учёных Михаил Ковальчук выступил с сообщением, что в НБИК-центре Курчатовского института реализуется проект по мембранным белкам, способным влиять на клеточные процессы. По мнению специалистов, это направление найдёт применение в разработке промышленных биотехнологий, биосенсорных устройств, а также биороботических антропоморфных систем.

То есть можно ожидать появления роботов с биологической составляющей и повышенными когнитивными функциями. Кроме того, люди или другие биологические объекты смогут взаимодействовать с техническими устройствами посредством информационного интерфейса на базе полупроводниковых кристаллов. Это те же чипы, о внедрении которых в последнее время столько говорится. Похоже, без них нам всё же не обойтись. Зато они смогут решить проблемы маломобильных пациентов или помочь в поиске пропавших детей и животных.

Органы из банка

В Российском научном центре хирургии имени академика Б.В. Петровского ППТ широко используются для лечения пациентов. Как сообщил «Газете о России» заместитель директора РНЦХ по научной работе Илья Ерёмин, природоподобные технологии – это шаг вперёд в сфере протезирования.

– Мы в нашем центре хирургии активно используем имплантируемые биопротезы, биополимеры, биобинты, биоспинальные кейджи, протезы с биодеградируемым каркасом для аорты, а также нейромышечные интерфейсы и кардиостимуляторы, – рассказывает Илья Игоревич.

К примеру, если взять у пациента стволовые клетки и поместить их на каркас, а затем отправить в биореактор, то из этих клеток можно позже вырастить фрагмент живой ткани или даже целый искусственный орган, который будет полностью совместим с организмом донора. А напечатав ткань на трёхмерном принтере, можно использовать её для тестирования лекарственных препаратов. Скажем, если у человека аллергия на какое-то лекарство, то это выявится ещё до того, как оно попадёт в организм. В перспективе искусственно выращенные органы можно будет соединять между собой, полностью имитируя работу организма данного конкретного пациента.

Как утверждает Ерёмин, в недалёком будущем люди просто смогут сдавать образцы своих клеток и тканей в специальные банки, чтобы впоследствии можно было легко заменить утраченный или повреждённый орган. И проблема протезирования и биологической совместимости будет решена навсегда.

Природу не заменишь!

Но стоит ли рассматривать ППТ как футуристическую панацею? Как выяснилось, здесь встречается и немало нюансов. Так, Михаил Ковальчук указывает, что в целом у людей слишком мало знаний о природоподобных технологиях, и многие не могут составить о них адекватного представления.

– Да, мы говорим о технологическом воспроизведении систем живой природы, что ведёт к существенному обновлению сфер энергетики, медицины, биологии, материаловедения, – заявляет учёный. – Но мы не знаем, как это в итоге повлияет на качество жизни человека.

В свою очередь, кандидат технических наук, доцент Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана Юрий Ткаченко полагает, что хотя при помощи технологий можно искусственно воссоздать структуру биологического организма, среду обитания живых существ, включая человека, воссоздать практически невозможно. Ведь живая система – это не биоробот, и заранее запрограммировать все процессы в ней нельзя.

Как известно, даже если клонировать биологическое существо, клон никогда не окажется полностью идентичен оригиналу, так как у него будет иная нейронная структура мозга, иной гормональный фон и прочее. Удастся добиться лишь внешнего сходства.

– Нужно осторожно вмешиваться в природные процессы, – высказался на прошедшем Конгрессе молодых учёных заместитель президента Российской академии образования академик Российской академии наук Геннадий Онищенко. – Занимаясь данной сферой, мы не можем игнорировать проблемы, связанные с этикой. И прежде чем создавать технологии, подражающие природе, необходимо понять, куда это нас приведёт.

А по мнению вице-президента НИЦ «Курчатовский институт», члена-корреспондента Российской академии наук Олега Нарайкина, могут возникнуть проблемы и с технической реализацией:

– Для этого требуется очень мощная технологическая база, которой пока нет в нашем распоряжении. Сейчас в нашем центре ведётся работа по созданию нейромозга, который способен управлять такой системой. Но проект находится лишь на стадии разработки.

Так что развивать ППТ, конечно, необходимо. Но вряд ли пора говорить о создании полных аналогов природных творений. Все эти технологии могут служить лишь вспомогательным целям. Хотя не исключено, что во многом они окажутся прорывными.

Ирина Шлионская