Цифровые компьютерные вычисления стали технологией общего назначения, которая служила движущей силой Третьей промышленной революции благодаря экспоненциальному снижению размера и стоимости транзисторов с момента их изобретения в 1947 году. Новые компьютерные технологии сохранят свою важность, поскольку повсеместно распространенные, надежные, эффективные и дешевые цифровые средства – это основа технологий и систем Четвертой промышленной революции, а также ввиду перспектив появления принципиально новых подходов, создающих новые возможности и новые проблемы.

Развитие вычислений базируется на инновациях в области материалов, сборки и конструирования, которые используются для обработки, хранения и взаимодействия с информацией. Вычисления распадаются на несколько областей, таких как централизованные облачные вычисления, квантовые вычисления, обработка данных в нейронных сетях, хранение биологических данных, оптические вычисления и вычисления в сетях. Эти средства требуют разрабатывать новое ПО и новые формы криптографии. Они позволяют ставить и решать задачи в области кибербезопасности, предоставляя поддержку обработке естественного языка и обещая в перспективе огромное повышение эффективности в таких областях, как применение в медицине и моделировании физических и химических процессов. Новые вычислительные технологии, возможно, помогут решить часть самых сложных проблем, которые стоят перед нами. Но без бдительного управления, гарантирующего равный доступ к достижениям и контроль за безопасностью новых технологий, последние могут создавать значительные риски.

Закон Мура носит имя сооснователя компании Intel Гордона Мура (Gordon Moore) и основан на том наблюдении, что с середины 1960-х годов плотность транзисторов на интегральной схеме удваивается с периодом 1,5–2 года. Это означает, что размер компьютеров уменьшается, а быстродействие повышается с экспоненциальной скоростью, при этом стоимость ежегодно снижается примерно на 30 %. Если бы не закон Мура, мы были бы лишены потребительских мобильных вычислений, в которых используются очень маленькие процессоры и средства хранения данных. Также мы бы не знали мобильной телефонии. Как показывают результаты исследований центра Pew Research Center, именно благодаря влиянию мобильной телефонии 43 % людей в мире обладает смартфоном того или иного типа^{69}{70}. Кроме того, исследователям, предпринимателям в области технологий и корпорациям была бы недоступна невиданная скорость современных быстрых компьютеров.

Замечательная тенденция снижения цены и роста производительности должна продолжиться, даже когда закон Мура перестанет действовать. Более чем у четырех миллиардов людей нет доступа к Интернету, но использование технологий обработки цифровой информации, – мощная движущая сила экономического развития^{71}. На протяжении нескольких лет производители микросхем и материаловеды обеспокоены тем, что мы практически достигли физического предела, за которым невозможно дальнейшее уменьшение размеров транзисторов. Повышение скорости и снижение энергопотребления транзисторов (описываемые законом Деннарда) завершились практически десятилетие тому назад. Современные транзисторы меньше вирусов – сейчас самый малый промышленный стандарт составляет 14 нанометров. Производство кристаллов с более мелким шагом (10 нм) начнется^[8] в 2017 году, а в течение следующих пяти лет компания Intel планирует производить кристаллы с шагом 7 нм. Для сравнения: толщина человеческого волоса составляет 50 тыс. нм.

Пять нанометров, скорее всего, является физическим пределом размера транзистора на кристалле кремния из-за того, что при таком масштабе начинают проявляться эффекты квантового туннелирования электронов, то есть прямого перехода электронов сквозь тонкие материалы, а также другие формы утечки тока, которые могут повреждать кристалл или сильно снижать его эффективность^[9]. Как говорится в Международном плане по развитию полупроводниковой технологии (International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS): «Полупроводниковая промышленность приближается к пределу горизонтального развития»^{72}. Одно из решений – вертикальная упаковка транзисторов, но в этом подходе есть свои проблемы, например отвод снижающего производительность тепла, которое образуется в многоуровневом кристалле. Возможно, использование новых материалов позволит устранить это ограничение на размер и сделать транзисторы еще меньше.

Исследователи из университета в Беркли создали на основе углеродных трубок и дисульфида молибдена работающий транзистор с затвором размером всего в один нанометр^{73}. Рано или поздно удвоение числа транзисторов на единицу площади станет физически невозможным. Но даже задолго до достижения этого предела изготовление уменьшенных транзисторов в промышленности станет невозможным. Закон Рока, дополнение к закону Мура, говорит, что стоимость заводов, выпускающих кристаллы с новыми, уменьшенными транзисторами, удваивается каждые четыре года, потому что требуется оборудование, отличающееся более высокой точностью и более низким уровнем ошибок. Как заметили Питер Деннинг (Peter Denning) и Тед Льюис (Ted Lewis), из закона Рока следует, что размер рынка для каждого нового поколения кристаллов должен быть как минимум в два раза больше существующего рынка – только так можно экономически оправдать расходы на новые производственные мощности^{74}. Из-за необходимости бо́ льших инвестиций и резкого усложнения производства кристаллов период удвоения плотности увеличился с 2 до 2,5 лет^{75}.

Чтобы продолжить экспоненциальный рост вычислительных мощностей, потребуется другой подход к совершенствованию систем, отличный от простого уменьшения размера транзисторов. В 2016 году в Институте инженеров электротехники и электроники признали необходимость нового подхода: многие годы IEEE направлял инвестиции в разработку кристаллов, публикуя отчеты о сокращении размера транзисторов, но в будущем в IEEE переориентируются на разработку «Международного плана по развитию устройств и систем» (International Roadmap for Devices and Systems), который призван «сформулировать новый «закон Мура» для производительности компьютеров и ускорить появление на рынке новых, инновационных технологий вычислений»^{76}. Новые пути повышения производительности и эффективности предполагается искать в создании новейших материалов, новых архитектур и системного подхода к вычислениям. Это означает, что повсеместные и недорогие вычисления станут доступными все большему числу людей и организаций.

Один из возможных способов сохранения такого же ускорения роста производительности – переход к более специализированным процессорам, как это делалось на заре вычислительной техники, когда кристаллы создавались специально для выполнения определенных задач. С 1970-х годов в цифровых вычислениях доминировали стандартизованные, массово производимые микропроцессоры общего назначения, которые можно было программировать для выполнения любых задач^{77}. Но для выполнения задач обработки больших объемов данных, когда одна и та же операция выполняется множество раз, эффективность стандартного центрального процессора сравнительно невысока. Сегодня второе место по распространенности после центрального процессора занимает графический процессор – специализированное устройство, обеспечивающее отображение информации на экране и выполняющее ресурсоемкую задачу создания и обновления трехмерных изображений.

Повышение важности и расширение применения машинного обучения создали спрос на новые виды нестандартных вычислительных архитектур. Компания Google, один из крупнейших покупателей процессоров, разработала большое количество тензорных процессоров – специализированных интегральных схем, предназначенных для алгоритмов глубинного обучения. В компании заявляют, что тензорные процессоры применялись в программе AlphaGo, которая в 2016 году в серии из пяти игр обыграла Ли Седола (Lee Sedol), чемпиона мира по игре в го. Новые структуры памяти и обработки вызывают к жизни новый класс микропроцессоров, которые называют «ускорителями искусственного интеллекта». Архитектура этих устройств оптимизирована для операций, которые выполняются в искусственных нейронных сетях многих систем машинного обучения. Такие процессоры обеспечивают скорость, экономичность и энергоэффективность, которые нужны для широкомасштабного применения алгоритмов искусственного интеллекта^{78}.

Увеличение предложения и повышение производительности – всего лишь часть возможного решения стоящих перед нами проблем. Нам нужно не только больше вычислительной мощности и скорости или больше транзисторов – нам надо уметь справляться с новыми потребностями, возникающими в связи с распространением устройств и данных. Мы должны уметь использовать вычислительные возможности в ситуациях и контекстах, которые имеют смысл в реальной жизни. Например, в масштабах планеты облачные вычисления выполняются за считаные секунды, но, чтобы искусственный интеллект мог работать с людьми и выполнять основные функции, такие как обеспечение общественной безопасности или управление дорожной сетью, требуется уметь обрабатывать экзабайты данных за милли- или даже микросекунды. Главные составляющие проблем, которые мы пытаемся решить, связаны не с объемом, а со скоростью, временем ожидания и энергией.

Но в самом крайнем случае успехи физики и материаловедения позволят создавать не просто более эффективные специализированные процессоры, устанавливаемые на цифровые компьютеры, а новые виды вычислений, и наиболее многообещающий и новаторский из них – квантовые вычисления.

Если нам удастся построить стабильный и мощный квантовый компьютер, то у этой технологии появится шанс стать самой новаторской среди технологий Четвертой промышленной революции. Но это случится не сразу. Квантовые компьютеры меняют сам принцип вычислений, используя причудливые законы квантовой механики. Вместо применения транзисторов, в основе которых лежат бинарные значения, представляющие нули и единицы (биты) и используемые классическими компьютерами для хранения информации и выполнения различных операций, в квантовых компьютерах применяются квантовые биты, или кубиты. В отличие от обычных битов, которые способны принимать только значения «1» или «0», значение кубита представляет собой суперпозицию возможных состояний и заранее может быть известна только вероятность, с которой можно получить то или иное значение при его измерении. Это позволяет кубитам в каждый момент времени представлять несколько состояний.

Еще одно удивительное свойство материи на квантовом уровне – квантовая сцепленность, которая подразумевает, что несколько кубитов, находящихся в этом состоянии, могут быть связаны и измерение квантового состояния одного из них позволяет получить информацию о состоянии остальных кубитов. Таким образом, в квантовых компьютерах могут применяться квантовые алгоритмы, создающие вероятностные обходные пути, что позволяет получать приемлемые решения сложных математических задач. Для решения этих же задач на классических цифровых компьютерах потребовалось бы слишком много времени. Пример такой задачи – разложение больших чисел на простые множители. Работа многих современных приемов шифрования основана на том, что для выполнения этой задачи классическим компьютерам требуется очень много времени. К другим примерам можно отнести решение задач оптимизации со многими переменными – обычно это задачи по повышению коэффициента использования производственных мощностей, оптимизации складского хозяйства или поиску в огромных неструктурированных базах данных^{79}.

Квантовые компьютеры могут также моделировать другие квантовые системы, например отражать поведение атомов и частиц, и делать это точнее, а также с учетом необычных условий, например тех, что существуют внутри Большого адронного коллайдера. К примеру, квантовое моделирование на квантовых компьютерах позволит легко рассчитать взаимодействие молекул – для классических компьютеров это очень сложная задача. Эти расчеты – ключ к созданию еще более совершенных материалов, экологически чистых устройств и новых медикаментов. Поэтому реализация квантовых вычислений станет движущей силой многих фундаментальных технологий и систем Четвертой промышленной революции.

Но есть одна существенная оговорка. В теории квантовые компьютеры существуют уже более 30 лет – с того времени, когда Ричард Фейнман (Richard Feynman) предложил их в 1982 году, но их революционный потенциал все так же остается в теории, потому что построение универсального квантового компьютера – исключительно сложная инженерная задача. Для создания и поддержки кубитов необходимы стабильные системы в экстремальных условиях, в частности, компоненты должны находиться при температурах, очень близких к абсолютному нулю^{80}. В лучших современных квантовых компьютерах очень немного кубитов (у квантового компьютера корпорации IBM всего пять кубитов) или практических применений (квантовые компьютеры компании D-Wave Systems, в которых применяется принцип квантового отжига), большинство из которых ограничены мощностью и типом решаемых задач. Тем не менее налицо достаточно быстрый прогресс, и уже можно говорить о практическом потенциале квантовых компьютеров. Развивается и теоретическая база, предлагаются новые идеи в области квантовых алгоритмов и на совершенно новом направлении – в области квантового машинного обучения.

После устранения физических и инженерных сложностей с реализацией квантовых вычислений возникнут новые проблемы, наиболее важными из которых станут доверие и безопасность. Чтобы взломать 2048-разрядный сертификат протокола TLS (Transport Layer Security), который используется в веб-браузерах для подключения к банковским личным кабинетам и электронной почте в Интернете, современным классическим компьютерам потребуется 13 млрд лет. А вот компьютер с квантовым затвором, вооруженный разработанным в 1994 году математиком Питером Шором (Peter Shor) алгоритмом, справится с этой задачей со скоростью, которая сведет на нет все преимущества современных криптографических механизмов^{81}. Нам придется переосмыслить стандарты, которые сейчас применяются в онлайновых транзакциях и в других средствах безопасного хранения информации. Это потребует от нас продолжения работы над совершенствованием существующих приемов, чтобы сделать их устойчивыми ко взлому с помощью квантовых компьютеров, а также чтобы задействовать квантовые эффекты для создания новых форм квантовой криптографии.

Вряд ли квантовые вычисления когда-либо полностью вытеснят классические компьютеры. У использования квантовых эффектов меньше важных практических преимуществ, когда речь идет об удовлетворении львиной доли современных потребностей в вычислениях, – они полезнее в узких областях, а именно в математике и химии. Более того, современные представления о физике не дают оснований предполагать, что квантовые компьютеры когда-либо станут дешевле и меньше классических компьютеров. Несмотря на возможность фундаментальных перемен, использование сложных квантовых эффектов скорее всего останется уделом специализированных и очень дорогих вычислений – по крайней мере до начала Пятой промышленной революции.

В 1991 году Марк Уэйзер (Mark Weiser) написал: «Самые фундаментальные технологии – те, что исчезают. Они вплетаются в материю повседневной жизни, становясь неотличимой от нее»^{82}. В результате победного демократизирующего марша закона Мура цифровые компьютеры утратили свое значение дискретных объектов: компьютеры сегодня – это больше, чем просто важная составляющая часть новых автомобилей, потребительской электроники и большинства устройств бытовой техники. Они интегрированы в материю и одежду, а также встраиваются в окружающую нас инфраструктуру – в дороги, светофоры, мосты и здания^{83}. Мы живем в мире, построенном компьютерами.

Благодаря новым сенсорам и алгоритмам машинного обучения мы можем получать доступ к компьютерам по новым каналам. Голосовые команды и естественная речь освобождают нас от необходимости взаимодействовать с экраном и клавиатурой. Сенсоры, считывающие «язык тела», а также жесты руками и движения глаз, позволяют компьютерам понимать как сознательные, так и подсознательные намерения человека при управлении компьютерами и другими устройствами, такими как инвалидная коляска и протезы. В апреле 2017 года компания Facebook объявила, что команда из 60 исследователей, в состав которой входят специалисты по машинному обучению и нейронным протезам, работает над тем, чтобы пользователи могли передавать компьютеру команды и сообщения, используя только силу мысли^{84}. Такие пошаговые методы получения доступа к компьютерам откроют новые возможности выполнять одновременно несколько задач или обрабатывать информацию, поступающую из окружающего нас мира.

Компьютеры также физически становятся частью нас самих. Внешние носимые устройства, такие как смарт-часы, интеллектуальные наушники и очки дополненной реальности, открывают путь для активных вживляемых микрочипов, которые пересекают естественную границу нашего тела – кожу, создавая интересные новые возможности, простирающиеся от интеграции в тело лечебных систем до расширения способностей человека.

Биологические вычисления вскоре позволят нам заменять специализированные микросхемы специально сконструированными биосистемами, которые представляют собой ключевой компонент «биохакинга» – новой культурной формы выражения и потребления. Исследователи из Массачусетского технологического института показали, что сенсоры, переключатели и микросхемы памяти можно закодировать в обычной бактерии, обитающей в кишечнике человека, а это означает, что наши биомы^[10] можно, к примеру, целенаправленно спроектировать так, чтобы они обнаруживали и лечили воспалительные заболевания кишечника или рак толстой кишки^{85}.

Но эти возможности сопряжены с вызовами и рисками. Расширение возможностей двустороннего потока информации между нами и окружающей средой требует постоянного расширения пропускной способности канала обмена, а также совершенствования технологий сжатия. Громадные объемы данных, создаваемых в цифровом мире, требуют новых подходов, которые позволили бы создать плотное и долгосрочное хранилище. Одно из решений заключается в использовании ДНК для хранения информации. В 2012 году ученый Джордж Черч (George Church) из Гарвардского университета продемонстрировал возможность хранения данных в ДНК с плотностью, в 100 тыс. раз превышающей возможности лучшей флеш-памяти. Данные оставались стабильными в широком диапазоне температур. Черч утверждает: «Вы можете оставить носитель где угодно – в пустыне или у себя на заднем дворе, и данные останутся в целости и сохранности и через 400 тыс. лет»^{86}.

В определенном смысле глобальные вычисления способны сделать мир более хрупким, особенно в экстремальных условиях. Если полагаться на системы, которые всегда нуждаются в вычислениях, то отключение электроснабжения может приводить к катастрофическим последствиям. Ситуация может усугубляться слабыми навыками использования более простых запасных систем с ручным управлением – это может усугублять негативные последствия аварий. У распространения глобальных вычислений также совершенно определенно будут социальные последствия. Более быстрые и меньшие по размеру компьютеры уже изменили поведение человека: к примеру, простое присутствие мобильного телефона на столе означает, что человек скорее всего будет меньше уделять внимания собеседнику или вряд ли запомнит все детали разговора^{87}. Использование социальных сетей также связывают со снижением способности к сопереживанию среди молодых людей.

Негативные последствия для окружающей среды будут усугубляться по мере распространения вычислительных технологий. В развитых странах центры обработки данных уже потребляют около 2 % всей вырабатываемой электроэнергии. В Соединенных Штатах это 70 млрд киловатт-часов, что больше годового потребления электроэнергии такой страны, как Австрия. Если мы хотим быть ответственными хозяевами своей планеты, то при продвижении разработанных исследователями и компаниями новых материалов, предназначенных для следующей волны инноваций в области вычислений, мы должны применять такие механизмы продвижения на рынке, которые повысят возобновляемость и энергоэффективность вычислительных методов и оборудования. При разработке новых типов процессоров главная задача должна заключаться в обеспечении возобновляемости ресурсов.

Не забывая о возобновляемости, важно понимать ограничения систем, которые мы сейчас создаем. Хотя «облака» доступны широким кругам потребителей менее десяти лет, тенденции к созданию более крупных и эффективных централизованных центров обработки данных и обеспокоенность по поводу безопасности и конфиденциальности личной информации заставляют проявлять больше изобретательности в отношении того, как и где хранятся данные, а также сколько за это приходится платить. Если данные используются для получения информации и принятия решений в реальном времени, более оперативным решением может оказаться использование вычислений в сетях – вычисления с участием многих устройств в Сети. В центрах обработки данных могут храниться архивы, а сетевые вычисления предоставят необходимую аналитику и возможность быстрого принятия решений на месте, без дополнительных затрат на масштабирование центров обработки данных, повышая тем самым их эффективность.

Также важен аспект равных возможностей. Передний край разработки и внедрения новых вычислительных технологий обычно находится в развитых странах, где есть крупные и богатые потребительские рынки, обширный человеческий капитал и возможности привлечения инвестиций в разработку технологий. Чтобы преимуществами Четвертой промышленной революции могли воспользоваться более широкие массы людей, требуется разрабатывать доступные вычислительные технологии, а также технологии, способные работать в самых разных средах, включая места с непостоянным энергоснабжением, значительными перепадами температур и даже с возможностью облучения радиацией^{88}. Один из примеров – Raspberry Pi, недорогой, но высокопроизводительный компьютер, призванный сделать вычисления более предметными и доступными людям во всем мире. С момента начала его выпуска в 2012 году продано более 12 млн экземпляров Raspberry Pi^{89}.

Создание компьютеров, способных работать в самых разных условиях, – всего лишь небольшая часть более сложной задачи организации распределения преимуществ, предоставляемых вычислительными технологиями. От инновационных технологий обычно больше всего выигрывают те, кто начал использовать их первыми. Нужны дополнительные усилия, чтобы обеспечить более уязвимым в экономическом, социальном и физическом отношении людям доступ к новым инструментам. Это нужно для того, чтобы они могли воспользоваться экономическими преимуществами новых технологий общего назначения. Это вопрос не только справедливого налогообложения, но и конкурентной политики и прав потребителей: находясь на гребне волны прогресса вычислительных технологий, «суперплатформы» в состоянии получить непропорционально огромную власть над происходящими в цепочках создания ценности процессами. Например, возможность использовать специализированные процессоры и получать доступ к огромным объемам данных позволяет создавать ценовую дискриминацию среди потребителей и, в итоге, выдавливать конкурентов с рынка^{90}.

Наконец, как говорилось в предисловии, наблюдается кризис доверия к институтам и технологиям. По мере того как компьютеры становятся неотъемлемой частью повседневной жизни все большего числа людей в мире, безопасность и защита личной информации становятся жизненно важными для восстановления доверия между гражданами, государством и корпорациями.

Имя Сатоши Накамото (Satoshi Nakamoto), под которым в октябре 2008 года был опубликован документ, описывающий основы технологии распределенного реестра, когда-нибудь может стать известным не только в кругах технических специалистов. Персона или группа людей, стоявшая за этой анонимной публикацией, предложила технологию платежей на основе блокчейна, несущую в себе огромный потенциал для преобразований. Эта новаторская комбинация математики, криптографии, компьютерных технологий и теории игр положила начало развитию цифровых валют и созданию совершенно новой системы хранения и обмена ценностей как в цифровом, так и в реальном секторе экономики^{91}.

К 2030-м годам разные версии технологий распределенных реестров – или блокчейн – могут значительно изменить все, от онлайновых финансовых транзакций до способов голосования и решения вопросов о производстве товаров. Представьте, что будет, если около 10 % мирового ВВП будет храниться и обращаться в валютах, не связанных с какими-либо государствами, или если налоги во всех секторах экономики будут собираться автоматически, прозрачно и без задержек. Широкое распространение блокчейн-технологий может стать поворотной точкой в истории, но пока и сами эти технологии, и возможности для их применения находятся на начальной стадии развития. Реализации преимуществ блокчейна препятствуют разногласия во мнениях о структуре блокчейн-сетей, возможное несоответствие транзакций национальным законам о передаче данных и многие другие проблемы. Коллективное управление, привлечение заинтересованных сторон и решение ряда «офлайновых» задач координации – наиболее приоритетные вопросы, которые необходимо решить для раскрытия потенциала этой революционной технологии и переосмысления концепций доверия и транзакций.

Как подразумевает термин «технология распределенного реестра», в основе блокчейн-технологии лежит возможность создавать уникальные цифровые записи и обмениваться ими без централизованной доверенной стороны. С помощью хитрой комбинации криптографии и одноранговых сетей эта технология гарантирует точность и прозрачность хранящейся и передающейся в системе информации, предоставляя некоторые дополнительные преимущества, такие как возможность видеть все предыдущие состояния записи и создавать программируемые записи, так называемые «смарт-контракты».

Эта технология революционна по четырем причинам. Во-первых, блокчейн помогает контролировать одновременно полезную и опасную особенность цифровой экономики – возможность точно копировать цифровые объекты и передавать их почти без предельных издержек многим людям одновременно. Это полезно для обмена информацией, но проблематично, когда необходимо передать что-то уникальное или требующее надежного подтверждения источника происхождения, будь то единица цифровой валюты, документ с важной информацией или предмет искусства, для которого важно, кто владеет оригиналом. Блокчейн позволяет создавать и передавать достоверно уникальные цифровые объекты без риска создания фальшивых копий и дублирования отправки, порождая так называемый «Интернет ценностей»^{92}.

Второй революционный аспект заключается в том, что технологии распределенных реестров обеспечивают прозрачность, верифицируемость и неизменность данных, не требуя от участников доверия к единой централизованной третьей стороне. Это важно, потому что во многих случаях очень сложно выбрать или создать доверенную третью сторону, которая будет вести записи о транзакциях либо сможет подтвердить личность владельца или источник происхождения ценного объекта.

Третий важный атрибут: предоставляемая распределенными реестрами возможность создания программируемых действий, то есть транзакций, которые могут выполняться (а затем отслеживаться и подтверждаться) без вмешательства человека. Потенциал этой возможности простирается далеко за пределы алгоритмического трейдинга или автоматических онлайновых переводов. Смарт-контракты в блокчейне могут передавать любые данные или объекты при выполнении любых указанных условий; это может быть страховой контракт, исполняющийся, когда количество осадков превышает определенный уровень, или автоматическая выплата гонораров участникам проекта за разную долю участия в нем. Важно, что сам код, от которого зависит исполнение смарт-контракта, хранится в блокчейне, и проверить его может кто угодно, когда угодно и без задержек.

Четвертый аспект – инклюзивность цифровых реестров. Транзакции в блокчейн по своей природе одновременно прозрачны, безопасны и отслеживаемы. При желании они могут также быть анонимными. Минимум, необходимый пользователю для совершения транзакции, включает лишь базовое ПО, место для хранения и подключение к Сети. Это значит, что отдельные люди и мелкие вкладчики, обычно неспособные выйти на рынок, становятся его полноправными участниками в качестве производителей, акционеров, бенефициаров или потребителей любых ресурсов, пригодных для отслеживания и продажи в цифровом виде^{93}.

Благодаря этим характеристикам блокчейн предлагает миру беспрецедентные возможности для распределения вознаграждений за экономическую активность с гораздо меньшим риском их перехвата и без скрытых расходов, связанных с централизованными, монополистскими или рентоориентированными посредниками. Возможно, использование распределенных реестров позволит отдельным людям вернуть некоторую стоимость своих персональных данных или хотя бы обеспечит больше прозрачности и безопасности в мире, где данные о людях представляют собой важный актив и потенциальную угрозу.

Примавера де Филиппи (Primavera De Filippi), профессор Беркмановского центра по изучению Интернета и общества (США), сравнивает блокчейн в его нынешнем состоянии с Интернетом в начале 1990-х, когда ни технологи, ни бизнесмены не имели никакого представления о потенциале, ценности или множестве вариантов его применения. Де Филиппи считает наиболее важной преобразующей ролью блокчейн борьбу с эксплуатацией и возможность способствовать формированию нового общественного договора, адаптированного для социумов и экономических систем, все больше пронизанных технологиями и зависимых от них.

Но несмотря на все преимущества и шумиху вокруг ценности криптовалют, блокчейн не является панацеей и не позволяет избежать определенных сложностей. Некоторые из этих сложностей можно продемонстрировать на примере биткоина – первой, наиболее известной и самой крупной криптовалюты на основе блокчейна. С распространением и ростом популярности биткоина растут и требования к Сети, что ведет к появлению разногласий между участниками относительно изменений ключевых аспектов распределенного реестра биткоина (таких как размер «блока») для повышения эффективности транзакций. Ввиду отсутствия какого-либо централизованного управления в цепочке блоков биткоина может возникнуть «вилка», если разные группы участников решат выбрать разные пути, соответствующие их интересам.

Создание распределенного реестра требует решения важных вопросов координации. Как отметил Белендорф, работающему распределенному реестру все равно нужна минимальная группа участников, считающих, что их интересам лучше всего служит именно блокчейн, а не любая альтернатива, включая полное отсутствие транзакций^{94}. Это значит, что необходимо достичь соглашения по широкому ряду технических вопросов и выделить ресурсы для перехода на новую технологию и новый способ работы.

По словам Брайана Белендорфа (Brian Behlendorf), исполнительного директора Hyperledger Project, распределенные реестры могут быть особенно полезны в следующих случаях:

Создать на основе блокчейна работоспособную систему для конкретного применения не так просто. Прежде чем организации или отдельные люди смогут выполнять транзакции, записывающиеся в распределенный реестр, потенциальные участники должны прийти к соглашению по ряду вопросов, включая следующие (но не ограничиваясь ими):

Проблема координации осложнится, когда распределенные реестры будут широко распространены. Для блокчейна была бы желательна возможность использования в разнородных сетях, чтобы можно было связывать криптовалюту со схемами углеродного кредитования или реестрами лесохозяйственных подрядчиков. Но для этого требуются стандарты, регламентирующие различные сферы применения, а таких стандартов пока нет.

Использование распределенных реестров может оказывать влияние и на окружающую среду. Наиболее распространенный способ обеспечения подлинности распределенного реестра – модель «подтверждение выполнения работы» (proof-of-work), в которой участники конкурируют, затрачивая значительные вычислительные мощности, а значит, и электроэнергию, чтобы надежно подтвердить выполнение транзакции в обмен на возможную награду. В соответствии с этой моделью, используемой для таких криптовалют, как биткоин и Ethereum^[12], увеличение числа транзакций ведет к увеличению расхода электроэнергии, необходимой для подтверждения этих транзакций, и усилению влияния на окружающую среду. Это еще один пример не таких уж и скрытых издержек технологий Четвертой промышленной революции^{95}.

Следует также принимать во внимание тот факт, что безопасные анонимные программируемые сети могут облегчить криминальную деятельность. Те же протоколы, которые позволяют смарт-контрактам защищать интересы людей посредством шифрования, могут помогать и в незаконных делах, включая торговлю наркотиками и людьми, мошенничество и многое другое^{96}. Еще одна проблема – доступность самой технологии. Хотя биткоин-«кошельки» становятся все проще в использовании, широкие массы людей и организаций не видят достаточных стимулов, чтобы согласиться нести расходы, необходимые для перехода к использованию платформ на основе блокчейна. Другое препятствие – отсутствие развитых платформ и интуитивно понятных приложений, хотя до их появления осталось недолго.

Карстен Стекер (Carsten Stöcker), руководитель группы по вопросам блокчейна компании Innogy, Германия, и Бурхард Блехшмидт (Burkhard Blechschmidt), руководитель консалтингового отдела компании Cognizant, Германия

Обычно доверие к продуктам или транзакциям возникает в процессе их прохождения по производственным цепочкам поставок. Физические или электронные записи позволяют проследить происхождение, назначение, количество и историю каждого объекта. Процессы производства, отслеживания и проверки всей этой информации создают весомый «налог на доверие», требуя затрат времени и усилий сотрудников банков, бухгалтеров, юристов, аудиторов и инспекторов качества. Важная информация может теряться, становиться недоступной или даже намеренно скрываться.

По мере того как Четвертая промышленная революция все больше стирает границу между материальным и цифровым мирами, технология блокчейн позволяет создавать «цифровую память», сопровождающую материальные объекты по всей цепочке поставок. Если добавить криптографически безопасную функцию маркировки, блокчейн позволяет создавать по-настоящему уникальные идентификаторы и неизменяемые записи, облегчая и удешевляя выполнение верифицируемых транзакций между поставщиками и потребителями.

Обеспечиваемое технологией блокчейн «распределенное доверие» позволяет создавать совершенно новые бизнес-модели производства:

Этот новый мир будет выгоден для следующих участников:

Убытки могут понести следующие стороны:

Таким образом, технологии Четвертой промышленной революции в сочетании с распределенными механизмами доверия на основе блокчейна позволяют радикально преобразовать все экосистемы.

Первые пользователи технологии блокчейн, все еще находящейся на начальном этапе развития, столкнулись со сложностями в интеграции систем, экономическом обосновании, соответствии стандартам и нормам. Многие начали работать над установлением межиндустриальных партнерских отношений и созданием новых экосистем, проявляя «практические лидерские качества» и способствуя внедрению экономически эффективных инноваций с низким риском.

Перманентность и прозрачность записей блокчейна позволяют использовать их для хранения надежных цифровых идентификаторов, что может произвести революцию во многих областях, включая ведение медицинских записей, голосование и оказание государственных услуг. Но, как отмечает Кэтрин Маллиган (Catherine Mulligan), содиректор Центра исследований и разработки криптовалют Имперского колледжа Лондона, мы должны приостановиться и обдумать риски, прежде чем стремительно двигаться в этом направлении: информация из обязательного реестра может предоставить широкий простор для злоупотреблений недобросовестным правительственным органам, имеющим доступ к закрытым ключам пользователей^{97}.

Наверно, самое сложное, с концептуальной точки зрения, – потеря централизованной власти. Это не просто институциональная сложность. Это глубоко психологический вопрос привязанности к привычному порядку. Децентрализация доверия, обеспечиваемая сложным набором алгоритмов, – радикальный сдвиг, который можно сравнить с переходом от применения метода дедукции в качестве главного источника знаний к использованию современного научного инструментария. Обществу потребовались столетия, чтобы адаптироваться к изменениям, хотя экономические стимулы могли способствовать сохранению прежнего положения. Технология блокчейн возлагает доверие на математику и инфраструктуру, а не на политиков и отдельные узнаваемые организации. Это создает экзистенциальные сложности в дополнение к политическим и технологическим.

В мае 2000 года африканские алмазодобывающие государства собрались в южноафриканском городе Кимберли, чтобы остановить торговлю «конфликтными» алмазами. Им удалось добиться успеха путем достижения широких соглашений и применения строгих правил и сертификационных стандартов, требующих от государств создания законов и организаций для поддержки этого процесса. Тем не менее в 2015 году в Лондоне был учрежден стартап Everledger, направленный на поддержку Кимберлийского процесса и борьбу с мошенничеством в цепочке поставок алмазов с помощью блокчейн и машинного зрения.

Некоторые из наиболее революционных и ценных способов применения блокчейна связаны с материальным миром. Возможности для решения проблем с отслеживанием цепочек поставок в любых областях, от высокого искусства до сохранения исчезающих видов рыб, делает использование распределенных реестров очень привлекательным. Например, блокчейн может разрушить рынок контрафактной продукции, на долю которого по некоторым оценкам приходится до 2,5 % мирового товарооборота^{98}. Связь материальных объектов с цифровыми реестрами позволяет решить проблему «последней мили» в вопросе надежной маркировки. Инновационные комбинации машинного видения, биометрии, 3D-печати и нанотехнологий предоставят широкие возможности для маркировки и отслеживания объектов, обеспечив надежность и прозрачность цепочек поставок, что особенно важно, когда речь идет о предметах высокой ценности.

Хотя в материальном мире блокчейн продвигается скромными шагами, он делает большие успехи в своей «родной» цифровой среде. Став основой для биткоина и других криптовалют, блокчейн привлек миллиарды долларов в валюте и других активах, хотя не без некоторых корректировок стоимости. К июню 2017 года через распределенный реестр биткоина прошло более 700 млрд долларов. Блокчейн имеет большой потенциал для применения в финансовой индустрии и много перспектив для извлечения выгоды, в том числе возможность расширения доступности финансовых услуг и рынков путем предоставления доступа к ним без необходимости обращения в банк. Здесь проблемы «последней мили», возникающие в мире материальных товаров, ограничены удобством использования и доступностью приложений и клиентов, а также стабильностью самих платформ.

Основное влияние блокчейн окажет в сочетании с другими технологиями Четвертой промышленной революции. Приведенный выше пример с цепочками поставок позволяет понять, что объединение блокчейна с Интернетом вещей дает удивительные возможности. Уже проектируются торговые площадки, на которых с помощью блокчейна будет обеспечиваться надежность всех операций, будь то подтверждение производственных возможностей, заключение договорных соглашений, передача файлов или финансирование торговли. Это происходит при участии всех игроков и консорциумов. С учетом того, что физические компоненты, такие как камеры, принтеры и датчики, постоянно снижаются в цене, мы можем увидеть открытие таких торговых площадок уже в ближайшем будущем.

Хотя значительная часть деятельности в экосистеме распределенных реестров все еще связана с криптовалютами, фондами, биржами и управлением активами, технология блокчейн используется также для управления идентификацией, в правительственной и юридической сферах, в энергетике, логистике и даже для вознаграждения за просмотр рекламы^{99}.

Для большинства коммерческих предприятий блокчейн предлагает желаемые возможности: доступ к новым рынкам, безопасные и программируемые транзакции, облегчение контроля и аудита. Для общества не все так однозначно. Как сказал Питер Смит (Peter Smith), директор компании Blockchain, США: «Блокчейн может принести людям пользу, предоставив более безопасные совместные способы производства и передачи ценностей. Но его распространение во многих сферах может привести к потере работы миллионами людей, потому что промежуточные звенья, через которые проходят транзакции, станут ненужными»^{100}. Конечно, в динамичной экономике чистая выгода может быть положительной: блокчейн откроет мир микротранзакций и предоставит возможности для создания ценности, с лихвой компенсирующие потерю посредников. К тому же в будущем, когда алгоритмы и роботы будут выполнять все больше работы, распределенные реестры могут стать основой для совершенно новых систем социальной защиты.

Учитывая потенциальное влияние технологии блокчейн, вопросы поиска компромиссных решений и определения регулятивных мер должны быть предметом многостороннего диалога. Поскольку это еще молодая технология, а рынок относительно невелик, строгое или необдуманное регулирование может помешать раскрытию ее потенциала. Тем не менее некоторые риски и сложности следует иметь в виду уже сейчас. Скорее всего, в ближайшие годы самыми важными будут следующие вопросы:

В следующие десять лет более 80 млрд подключенных устройств по всему миру будут постоянно обмениваться данными с людьми и друг с другом. Эта огромная сеть взаимодействующих, анализирующих и выводящих данные устройств коренным образом изменит способы производства объектов, будет предвосхищать наши нужды и обеспечит новые точки зрения на мир. В то же время распределенные системы поставят под сомнение привычные нам способы создания, оценки и распределения данных и ценностей. Повсеместное распространение различных датчиков изменит мир и в других отношениях. Например, из супермаркетов исчезнет контрольное оборудование, а в ресторанах быстрого питания число персонала сократится больше чем наполовину. Когда бизнес-модели станут все чаще использовать преимущества Интернета вещей (Internet of Things, IoT) для оптимизации работы и создания «вытягивающей экономики» (pull economy)^[14], мир вокруг нас будет все активнее предугадывать наши потребности, анализируя шаблоны нашего поведения. В этом будущем мы будем лучше понимать ценность данных и больше беспокоиться о цифровой безопасности. Потоки данных достигнут колоссальных объемов, а угрозы кибербезопасности станут предметом повседневных обсуждений.

Однако велик и потенциал для достижения благих целей. IoT уже помогает следить за уровнем воды в развивающихся странах и может способствовать проникновению медицинских технологий в удаленные регионы благодаря спутниковой связи. Уровень преступности скорее всего снизится в результате распространения датчиков, камер, ИИ и программ для распознавания лиц. Доверие к технологическим системам может повыситься по мере того, как IoT будет способствовать децентрализации и демократизации экономического производства, предоставляя людям по всему миру новые возможности. Тем не менее, чтобы общество и промышленность получили ожидаемую пользу, необходимо восполнить пробелы в протоколах безопасности, расширить пределы пропускной способности, преодолеть культурные барьеры и достичь соглашений о том, как определять ценность данных и использовать возможности совместной работы. До всего этого еще далеко. Для решения этих вопросов потребуются коллективные усилия, координированное управление и значительные инвестиции.

Интернет вещей – базовый инфраструктурный элемент Четвертой промышленной революции. IoT состоит из множества интеллектуальных датчиков, которые собирают, обрабатывают и при необходимости преобразуют данные, а затем передают их другим устройствам или людям, чтобы выполнить задачи, поставленные системой или пользователем. По прогнозам лондонской компании IHS, занимающейся анализом рынков, число IoT-устройств вырастет с 15,4 млрд в 2015 году до 75,4 млрд в 2025 году^{102}. Это в пять раз повысит использование технологий во всех аспектах нашей жизни, свяжет элементы глобальной экономики неизвестными ранее способами и, вероятно, положит начало экономике, в которой будут участвовать только машины.

Последствия будут настолько значительными, что приведут сферу услуг и производства к таким же сдвигам, какие происходили в медиаиндустрии в 1995–2015 годах. Необходимо установить принципы юрисдикции и законы передачи данных, помогающие получать огромные объемы ценностей, в первую очередь на заводах и в производственном секторе, где есть понятная и достижимая цель – операционная эффективность и высок потенциал для более эффективного использования ресурсов и более продуктивной работы. По некоторым оценкам, эти сдвиги могут задействовать до 11 % мировой экономики^{103}. Анализ, проведенный Всемирным экономическим форумом совместно с компанией Accenture, показал, что бо́льшая часть этой ценности будет создаваться в индустриальной сфере, тогда как влияние потребителя на бизнес и социально-экономические вопросы уменьшится. Глобальная экономика может увеличиться на 14 трлн долларов к 2030 году, способствуя воплощению двенадцати целей ООН в области устойчивого развития (рис. 11)^{104}.

Рисунок 11. Интернет вещей может принести экономике от 4 до 11 трлн долл. в 2025 г.

Источник: Глобальный институт Маккинси (McKinsey Global Institute, 2015)

Достижение таких результатов возможно благодаря трем базовым возможностям Интернета вещей. Во-первых, он позволяет получать большие объемы данных и применять к ним интеллектуальные средства анализа, что дает новые источники контекстуальных данных, отражающих больше событий, происходящих в окружающей среде. Также IoT позволяет получать данные о производительности устройств, помогая оценивать их работу и создавая дополнительные возможности для увеличения ценности. Расширяются и доступные данные о пользователях, показывающие, как, когда и почему люди предпринимают какие-либо действия. Это позволяет изменить наше представление о том, как мы принимаем решения и расставляем приоритеты.

Вторую базовую возможность дает взаимодействие и координация этих устройств для повышения эффективности и продуктивности. Автоматизация всех процессов и новые способы взаимодействия человека с машинами позволят упростить выполнение рутинных задач и дадут человеку больше возможностей для творчества и применения своих навыков для решения более важных задач. Люди смогут изменить образ мышления, перестав фокусироваться на административной и оперативной деятельности, все больше полагаясь на машинные данные в вопросах создания продуктов, услуг и идей.

Третья возможность – создание интеллектуальных интерактивных объектов, способных создать новые каналы для предоставления благ людям. Кроме сетей датчиков и устройств, синергетический подход можно использовать для создания других распределенных технологий, таких как облачный ИИ, блокчейн, аддитивное производство, дроны, новые способы производства энергии и многое другое. По мере сближения и объединения этих технологий механизмы создания и обмена ценностями будут становиться такими же децентрализованными, как и инфраструктура, лежащая в их основе, и результаты такого изменения экономики, скорее всего, нас удивят. По этой причине IoT в итоге заставит пересмотреть существующие организационные структуры и концептуальные основы, с точки зрения которых мы привыкли смотреть на продукты, услуги и данные и их ценность для бизнеса.

Таким образом, эти три возможности станут толчком к изменению бизнес-моделей и структурным сдвигам в самых разных сферах, включая промышленное производство, нефтегазовую промышленность, сельское хозяйство, горное дело, транспорт и здравоохранение. Как говорится в докладе «Промышленный Интернет вещей: раскрытие потенциала подключенных продуктов и услуг» (Industrial Internet of Things: Unleashing the Potential of Connected Products and Services), представленном на Всемирном экономическом форуме, путь IoT начинается с повышения операционной эффективности и продолжается созданием новых продуктов и услуг. Это ведет к формированию «экономики результатов», влекущей за собой «автономную вытягивающую экономику» (рис. 12)^{105}. Этот процесс применим также к датчикам в окружающей среде, которые помогут принимать упреждающие меры по управлению ресурсами. Например, вопросы системного масштаба, такие как использование и производство энергии, можно оптимизировать с помощью стимулирования граждан к оптимальному потреблению энергии и оптимизации дорожного движения.

Распространение IoT требует разработки и развертывания четырех разных слоев: во-первых, устройств для считывания информации, взаимодействия и (в некоторых случаях) выполнения действий, таких как перемещение объекта или открытие двери; во-вторых, инфраструктуры связи, позволяющей объединять эти устройства в сеть; в-третьих, системы безопасного управления информацией, собирающей и распространяющей данные, сгенерированные устройствами для использования на четвертом уровне, которым являются приложения, обрабатывающие данные и обеспечивающие работу служб, необходимых людям и организациям.

Рисунок 12. Траектория распространения и влияния промышленного Интернета вещей

Источник: Всемирный экономический форум (2015)

Уровни управления и применения данных часто недооценивают. Однако они критически важны, потому что ценность создается, когда данные позволяют принимать обоснованные решения или выполнять какие-либо полезные действия, а не когда объекты подключаются к Сети. Проведенный консалтинговой компанией MсKinsey анализ показывает, что нефтяная вышка в среднем имеет 30 тыс. датчиков, но анализируется и используется лишь 1 % данных^{106}. От избытка данных и недостатка механизмов для их использования страдают и другие сферы. Многие компании, не имеющие опыта обращения с такими объемами данных, с трудом понимают, что́ им следует искать и какие вопросы задавать, кроме линейного расширения предыдущих метрик.

Новые сетевые устройства, сущности, товары и услуги, предлагаемые Четвертой промышленной революцией, могут привести к тому, что компаниям и потребителям придется искать новые способы вознаграждения друг друга за пользование данными и учиться выделять ценностный компонент из транзакций и взаимодействий. В этих новых условиях потребители могут стать партнерами, даже если переговоры будут трудными. Наверняка возникнут юридические сложности, и общественным деятелям придется защищать права потребителей и отстаивать их конфиденциальность в этом тесно связанном мире будущего. Если средство коммуникации является сообщением, то IoT, как и Всемирная паутина, является предвестником потрясений, выходящих далеко за пределы мира бизнеса.

Революция, не эволюция: ожидания, возможности и трудности IoT

Ричард Соули (Richard Soley), председатель и главный исполнительный директор Object Management Group, США

Я пишу о новых технологиях и вызываемых ими переворотах уже больше 40 лет и не могу сосчитать, сколько раз говорил:

«Эволюция, не революция». Экспертные системы, распределенные вычисления, объектные технологии, графическое моделирование, семантическое моделирование – все эти технологии создавали сложности, но и, что более важно, возможности. Однако «старые» модели вычислений не менялись – архитектуры оставались, по сути, теми же, программы улучшались постепенно, а итоговый результат оправдывал инвестиции и измерялся в десятках процентов. Эволюция, не революция.

В этот раз все иначе. Хотя компоненты, из которых строится IoT, могут быть не так новы, они дают совершенно новые результаты как с количественной, так и с качественной точки зрения. По сути, IoT – это сеть из тысяч и миллионов датчиков и устройств, собирающих и анализирующих данные в реальном времени и предоставляющих людям информацию, необходимую для принятия решений, или непосредственно контролирующих исполнительные механизмы в реальном мире. Повсеместно распространенные каналы связи (глобальный Интернет) в сочетании с недорогими вычислительными ресурсами и хранилищами (снова Интернет и облачные технологии), а также достижениями в области анализа огромных объемов данных в режиме реального времени (так называемые «большие данные») делают невозможное возможным – и начинается революция.

К сожалению, почти все обсуждения революции IoT ограничиваются холодильниками и лампочками – потребительскими технологиями. Хотя эти технологии появятся (и как никогда четко покажут недостаток доверия, конфиденциальности и безопасности в Интернете), есть и более важная возможность – «интернетизация» производства, революция, равная по значимости электрификации производства, произошедшей сто лет назад. Как и в случае с электрификацией, влияние IoT на промышленность не ограничится обработкой и производством продукции (хотя в этих сферах новые технологии внедряются в первую очередь). Легко понять, что IoT повлияет на все основные сферы: здравоохранение, финансовые системы, транспорт, производство и распределение энергии, сельское хозяйство, предоставление коммунальных услуг и многое, многое другое. Вместо того чтобы прогнозировать, сколько устройств будет подключено к Интернету, как это любят делать многие эксперты, гораздо полезнее понять, чтó эти подключенные устройства будут выполнять.

В частности, появятся совершенно новые бизнес-модели:

• Самую очевидную из них часто называют «экономикой результата». Это переход к приобретению результатов по часам, метрам или литрам вместо приобретения оборудования для производства того же результата. Авиакомпании десятилетиями отказывались от владения самолетами в пользу их аренды, теперь компании начинают арендовать реактивные двигатели, оставляя задачу по обслуживанию этих огромных, но деликатных механизмов тем, кто разбирается в этом лучше всего, – производителям. Авиакомпании достигают более высокой эффективности и получают более высокий коэффициент технической готовности двигателей, у производителей двигателей появляется новый источник дохода. Поддерживая связь с оборудованием (и огромным потоком данных о его производительности, который можно сравнивать с данными о таком же оборудовании по всему миру), производители могут повышать качество и эффективность обслуживания, одновременно с этим предлагая более низкие цены. Лучше, быстрее, дешевле – все сразу.

• Когда связываются ранее несвязанные потоки данных, в самых неожиданных местах появляются совершенно новые возможности. В одной из провинциальных служб «Скорой помощи» выявление характерных повторяющихся ситуаций позволило оптимизировать маршруты, минимизировать время реагирования и возвращения в больницу, а водители при этом получили больше времени на отдых между вызовами, не говоря о том, что стало возможно спасать больше жизней. Но никто не видел этой возможности, пока данные о расположении карет «Скорой помощи» не связали с данными об экстренных вызовах и географическими данными кофеен. Неожиданные решения могут возникать где угодно.

Преимущества в этом мире получат:

• Те, кто на ранних этапах организует сбор, анализ и управление данными. Во всех реальных и тестовых IoT-проектах, за которыми мы наблюдали, появлялись неожиданные положительные результаты, которых никто не прогнозировал.

• Те, кто свяжет в режиме реального времени потоки данных, на первый взгляд не имеющие никакого отношения друг к другу, чтобы найти неожиданные корреляции и возможности. Благодаря повсеместно доступным и недорогим вычислительным ресурсам затраты на установление таких связей достаточно низки, так что поиск возможностей оправдывает расходы.

• И самая важная категория – тот, кто поймет, что его сфера переживает потрясения, и захочет принять участие в совершении этих потрясений, а не ждать, пока все изменится, возможно, катастрофически. Мы уже наблюдаем серьезные преобразования в области транспортировки и производства, способные привести к изменениям в обществе.

Проиграет в этом новом революционном мире тот, кто будет просто ждать, пока потрясения доберутся до него, не сможет разглядеть зарождение новых бизнес-моделей и проигнорирует прогресс. В этот раз большие изменения происходят не в информационных и коммуникационных технологиях, а в индустриях, зависящих от этих технологий. А сегодня это каждая индустрия.

Чтобы IoT смог раскрыть свой потенциал, необходимо решить ряд задач. Чаще всего к препятствиям для развития промышленного Интернета вещей относят отсутствие стандартов, то есть отсутствие (или потенциальное отсутствие) совместимости, и проблемы безопасности (рис. 13). Без аналога Консорциума Всемирной Паутины (World Wide Web Consortium), определяющего стандарты и протоколы, будущее IoT в опасности. Есть и менее очевидные, но не менее сложные препятствия, в том числе отсутствие механизмов управления новыми бизнес-моделями, созданными на основе анализа данных и служб, контролирующих подключенные ресурсы.

Некоторые риски, связанные с IoT-системами, влияют не только на компании, использующие эти системы, но и на пользователей и общество. Например, существует риск того, что люди и организации будут полагаться на IoT-системы настолько, что потеряют важные навыки и умения, а перебои со связью и электропитанием будут представлять слишком большую угрозу. Дополнительные трудности создает то, что системы со сложными взаимосвязями более подвержены «обычным авариям»^{107}.

Особый риск представляет кибербезопасность. Угроза взлома создает риски и для компаний, и для всех участников, имеющих отношение к данным, передающимся между устройствами и сетями. В докладе о промышленном Интернете (Industrial Internet Survey), представленном на Всемирном экономическом форуме, говорится, что 76 % респондентов считают вероятность атак, направленных на их IoT-системы, очень высокой или чрезвычайно высокой^{108}. Еще большее беспокойство вызывает то, что Интернет вещей может быть не только целью кибератак, но и средством их проведения. В некоторых из крупнейших кибератак 2016 года были задействованы взломанные IoT-устройства, такие как камеры безопасности и другие средства наблюдения, направляющие трафик на серверы злоумышленников^{109}.

Обеспечение кибербезопасности в IoT требует управления многими рисками. Необходимо защищаться от использования небезопасных устройств для атаки третьих сторон, предотвращать перехват людьми или интеллектуальными системами контроля над IoT-устройствами и системами с целью шантажа, требования выкупа, кражи или причинения ущерба и обеспечивать стабильность работы важнейших частных и общественных служб. С проблемами безопасности связаны также вопросы конфиденциальности данных и передачи данных между государствами. Для их решения законодатели из разных юрисдикций должны найти баланс между защитой потребителей и поддержкой бизнеса. Адекватные процедуры и протоколы для обмена и хранения данных – важное условие для раскрытия полного потенциала IoT и извлечения пользы из глобальных потоков данных.

Рисунок 13. Основные препятствия распространению промышленного Интернета

Источник: Всемирный экономический форум (2015)

Как и развитие безопасных распределенных реестров, таких как блокчейн, инновации в архитектуре IoT способствуют поиску новых способов достижения этого баланса. Например, Sensity Systems (дочерняя компания Verizon) совместно с Genetec разрабатывает интеллектуальные городские системы безопасности, позволяющие обеспечивать и защиту, и конфиденциальность. Для этого IoT-устройства выполняют обработку данных на границах Сети. Это значит, что найден компромисс. Важные видеоданные остаются на устройстве до тех пор, пока алгоритмы, работающие на этом устройстве, не обнаруживают угрозу в видеопотоке, и тогда видео отправляется агентам безопасности. Такой компромисс снижает требования к пропускной способности и позволяет избежать уязвимостей, связанных с централизованным хранением разнородных данных.

Как и в случае с другими новейшими технологиями, такими как ИИ, роботы и блокчейн, возникает остросоциальный вопрос о трудоустройстве и необходимых навыках. Потрясения, вызванные распространением IoT, приведут к преобразованию организаций и индустрий. В сочетании с ИИ и роботами IoT снизит спрос на рутинную ручную работу и повысит требования к квалификации персонала (рис. 14). Однако при этом увеличится спрос на творческую работу и умение решать проблемы в области программирования, проектирования и обслуживания. В обсуждении социальных и этических аспектов IoT следует обращать внимание в первую очередь на расширение возможностей и интеграцию человеческой рабочей силы с цифровыми системами и искать способы увеличения ценности, основанные на дополнении, а не замещении людей. Любопытно то, что каждая из этих технологий в отдельности сокращает требуемое число рабочих мест, но вместе они могут предоставить совершенно новые благоприятные возможности для людей. Сможем ли мы воспользоваться этими возможностями – покажет будущее.

Интернет вещей усилит наш симбиоз с цифровыми инфраструктурами, продуктами и каналами связи, необходимыми нам в повседневной жизни. IoT охватит всю окружающую среду, проникнет во все социальные сферы и изменит отношения между категориями участников. Он станет незаменимым, но, как и сегодняшние мобильные технологии, предъявит к каждой категории участников свои требования. Рассмотрим некоторые из них:

• Во многих бизнес-сценариях, использующих IoT, данные можно использовать многократно, а значит, выгоду могут получать разные участники в разных контекстах. Вопросы о том, кто владеет данными, кто получает выгоду от их использования и как ее правильно оценить, потребуют каких-то ответов, зависящих от используемых бизнес-моделей.

• В некоторых случаях результаты использования данных, полученных в IoT, могут быть полезны для окружающей среды и общества, например, если позволят сократить количество отходов или потребление энергии. Однако оптимальные результаты для общества не всегда сочетаются с максимальной выгодой для бизнеса. Законодатели и общественные деятели должны задуматься о том, как мы используем инфраструктуру и машинное взаимодействие в тех областях, где рост производства – не самый важный результат.

• Чтобы сгладить возникающие по факту конфликты, бизнесу потребуются новые подходы к организации совместной работы (например, использование данных, полученных с помощью мобильных приложений, для определения размера страховых взносов) и более четкое экономическое обоснование проектов. Ценность, создаваемую в распределенных системах посредством обмена данными, необходимо будет разделять на составляющие и распределять между соответствующими участниками. Необходимо определить рамки и правила разделения, учитывающие интересы общества.

• Технологии, особенно Интернет, оказывают огромное влияние на социальную жизнь, оплату труда, доступность знаний, способы коммуникации и многое другое. В эпоху социальных сетей технологии значительно ускорили темп жизни. Есть некоторые беспокойства по поводу того, что с усилением технологического давления требования к стилю жизни продолжат расти. Скорее всего, люди столкнутся с вопросами, похожими на те, что возникали с развитием Интернета: будет ли это общественным благом, кто будет иметь доступ, как создать справедливые практики, исключающие эксплуатацию людей.

• Вероятно, IoT увеличит нестабильность во многих сферах мировой экономики, как в свое время Интернет нарушил сложившееся положение в индустриях СМИ, развлечений и путешествий. Представителям власти и бизнеса необходимо будет выработать стратегии управления последствиями. Чтобы учиться на первом опыте преобразований, бизнесу и правительству необходимо работать сообща.

Рисунок 14. Влияние промышленного Интернета на рабочую силу

Источник: Всемирный экономический форум (2015)

Пять ключевых идей

1. IoT состоит из подключенных к Сети интеллектуальных датчиков, собирающих данные и передающих их по Интернету другим устройствам или людям для дальнейшего использования. IoT повысит степень взаимодействия людей с машинами, а экономические отношения между машинами будут развиваться быстрее, чем экономические отношения между людьми. В следующие десять лет в IoT добавятся десятки миллиардов устройств, а их промышленное применение может принести мировой экономике до 14 трлн долларов к 2030 году.

2. Распространение датчиков и устройств приведет к сложностям в вопросах межгосударственной передачи данных, включая проблемы конфиденциальности, прав собственности, доступности и т. д. Одной из важнейших задач Четвертой промышленной революции будет определение регулятивных мер для глобальных потоков данных в Интернете вещей.

3. IoT – это гораздо больше, чем интеллектуальные устройства, подключенные к Интернету, и сервисы на их основе. Настоящая ценность IoT заключается в том, что он позволяет собирать данные, анализировать их и управлять ими, находить неожиданные корреляции и возможности и действовать, предвосхищая разрушительные изменения.

4. Использование датчиков для обработки данных в режиме, близком к реальному времени, может помочь создать вытягивающую экономику с положительными результатами благодаря оптимизации и стимулированию поведения потребителей и граждан. Это значит, что IoT может служить инструментом для решения системных проблем, таких как эффективное использование энергии, управление дорожным движением и загрязнение окружающей среды.

5. Серьезное беспокойство вызывает влияние Интернета вещей на уровень трудоустройства и необходимые для работы навыки, объединение IoT с ИИ и роботами, уменьшение спроса на рутинную и ручную работу. Однако основными рисками IoT-систем чаще всего считают угрозы кибербезопасности, связанные со слабой защищенностью устройств, отсутствием стандартов и вопросами межгосударственной передачи данных.

Данные, алгоритмы, методы их анализа, технологии и способы применения дают огромные возможности для улучшения частной и общественной жизни и окружающей среды. К сожалению, эти возможности связаны с серьезными этическими сложностями. Особое значение имеют три аспекта: широкое использование больших данных, усиление зависимости от алгоритмов, помогающих выполнять задачи и принимать решения, и постепенное сокращение доли человеческого участия или даже контроля во многих автоматизированных процессах. Все это поднимает серьезные вопросы справедливости, ответственности, равенства и уважения прав человека. Эти этические проблемы можно успешно решать. Мы можем и должны использовать открывающиеся перед нами возможности по формированию направления развития и способов применения цифровых решений, отстаивая права человека и поддерживая интересы открытого, плюралистического и толерантного информационного общества.

Поиск устойчивого и справедливого баланса – непростая задача. Но альтернатива – отсутствие этических норм использования научных достижений и технологий в информационной среде – будет иметь печальные последствия. С одной стороны, игнорирование этических вопросов может вызвать неприятие обществом, как было, например, с программой использования медицинских данных Национальной службы здравоохранения Англии. С другой стороны, чрезмерные усилия по защите прав личности и этических ценностей в неверном контексте могут привести к применению слишком жестких регулятивных мер. Это в свою очередь может уменьшить шансы на извлечение из цифровых решений пользы для общества и человечества. Поправки к

Общему регламенту Евросоюза по защите данных (GDPR), предложенные Комитетом Европейского парламента по гражданским свободам, правосудию и внутренним делам (LIBE), показывают конкретный пример. Чтобы избежать обеих крайностей, при рассмотрении любого цифрового проекта, имеющего хотя бы отдаленное влияние на жизнь людей и планеты, рекомендуется руководствоваться четырьмя обязательными принципами: технической осуществимостью, экологической устойчивостью, социальной приемлемостью и предпочтительностью для человека. Это позволит минимизировать риски и не упустить открывающиеся возможности.

Как найти подобный баланс? За последние несколько десятилетий мы пришли к пониманию того, что не конкретная технология (компьютеры, планшеты, мобильные телефоны, протоколы Интернета, веб-приложения, онлайн-платформы, облачные вычисления и т. д.) представляет правильное направление наших этических стратегий. Это делают данные, которыми манипулирует любая цифровая технология. Именно поэтому такие понятия, как «этика Интернета», «робоэтика» и «машинная этика», теряют смысл, возвращая нас в те времена, когда казалось, что «компьютерная этика» дает правильное понимание проблемы. Прежде чем беспокоиться о конкретных цифровых технологиях и связанных с ними этических проблемах, таких как конфиденциальность, анонимность, прозрачность, доверие и ответственность, следует изучить жизненный цикл данных, от сбора и сохранения до управления и использования. Для того нам и нужны этические нормы работы с данными, чтобы маневрировать между риском общественного неприятия и слишком строгой регуляцией, чтобы находить решения, позволяющие извлечь максимум этической пользы из данных и алгоритмов на благо общества, всех нас и окружающей среды.

Этика работы с данными – ветвь этики, изучающая и оценивающая моральные проблемы, связанные с данными, алгоритмами и соответствующими практиками. Ее цель – формулировать и поддерживать правильные с моральной точки зрения решения (например, корректное поведение или правильные ценности) посредством разработки трех направлений исследований: этика данных, этика алгоритмов и этика практик.

Этика данных узко определяет взгляды на создание, запись, сопровождение, обработку, распространение, обмен и использование данных. Она занимается моральными проблемами, возникающими при сборе, анализе и применении больших наборов данных. Затрагиваемые вопросы варьируются от применения больших данных в биомедицинских исследованиях и общественных науках для профилирования, рекламы и филантропии до использования открытых данных в правительственных проектах. Одна из наиболее острых проблем – возможность повторной идентификации личности с помощью поиска, сопоставления и слияния данных, а также повторного использования крупных наборов данных. Риску подвергается и так называемая «групповая конфиденциальность», когда идентификация категорий людей, независимо от деидентификации каждого из них, может привести к возникновению серьезных этических проблем, от групповой дискриминации (например, по возрастному, этническому или половому признаку) до насилия, направленного на определенные группы людей.

Ввиду признанной неосведомленности общественности о преимуществах, рисках и сложностях, связанных с технологиями обработки данных, доверие и прозрачность – тоже очень важные вопросы этики данных.

Этика алгоритмов сосредоточена на программах, ИИ, искусственных агентах, машинном обучении и роботах. Она решает вопросы, возникающие в связи с тем, что сложность и автономность алгоритмов в их широком понимании продолжают расти. Алгоритмы создают этические трудности в обращении с искусственным интеллектом и интеллектуальными агентами, такими как сетевые боты. Особенно остро этот вопрос встает в случаях, где применяется машинное обучение. Одна из важнейших проблем – моральная и юридическая ответственность пользователей, проектировщиков и исследователей в отношении непредвиденных и нежелательных последствий и упущенных возможностей. В свете этого неудивительно, что изучение этических проблем, требований к алгоритмам и возможных нежелательных последствий (таких как дискриминация и продвижение антиобщественного контента) привлекает все больше исследователей.

Наконец, этика практик интересуется ответственными инновациями, программированием, хакингом, профессиональными кодексами и деонтологией. Она решает насущные вопросы, связанные с ответственностью и обязательствами людей и организаций, в том числе исследователей, контролирующих процессы, стратегии и политики использования данных. Ее цель – определить этические рамки для формирования профессиональных кодексов, предписывающих ответственное отношение к инновациям, их разработке и использованию, что может способствовать прогрессу в развитии науки о данных и соответствующих технологий и помочь в защите прав отдельных людей и групп. В этом направлении анализа центральное место занимают три вопроса: согласие пользователей, их конфиденциальность и вторичное использование данных.

Все три направления исследований – этика данных, алгоритмов и практик – тесно связаны. Они формируют концептуальные оси координат, определяющие трехмерное пространство, в котором этические проблемы можно идентифицировать и моделировать. Например, анализ аспектов, затрагивающих конфиденциальность данных, поднимает также вопросы согласия пользователей, аудита алгоритмов и профессиональной ответственности. Аналогично этому этический аудит алгоритмов часто включает анализ ответственности их создателей, разработчиков, пользователей и распространителей.

Этика данных должна распространяться на все концептуальное пространство, а значит, на все три направления исследований (ведь большинство проблем относится более чем к одному направлению), хотя приоритеты могут меняться в зависимости от проблемы. По этой причине этика данных должна с самого начала разрабатываться как макроэтика, то есть как общая «геометрия» этического пространства, избегающая узких, специализированных подходов и определяющая последовательные, целостные, инклюзивные и многосторонние стандарты и рамки для решения этических проблем, возникающих в ходе информационной революции.

Десять лет назад сложно было найти компанию, совет директоров которой активно обсуждал бы киберриски, если только эта компания сама не стала жертвой успешной атаки, получившей широкую огласку. В 2008 году исследовательский институт Cylab Университета Карнеги – Меллона провел опрос, показавший, что 77 % членов советов директоров организаций США редко или никогда не получали от старшего менеджмента отчетов о рисках безопасности и конфиденциальности. Что касается ресурсов, ролей или регулятивных мер высшего уровня, необходимых для обеспечения кибербезопасности, более 80 % членов советов директоров редко или никогда их не обсуждали^{110}.

Однако в 2015 году опрос 200 директоров, проведенный Нью-Йоркской фондовой биржей, показал, что после ряда громких инцидентов вопросы кибербезопасности стали рассматриваться на повестке дня гораздо чаще. 80 % респондентов сообщили, что киберриски обсуждаются на большинстве или на всех собраниях совета директоров, чаще всего встают вопросы об ущербе репутации бренда, о корпоративном шпионаже и о расходах на урегулирование инцидентов^{111}.

Правительственные организации тоже подвергаются большому риску, связанному с преступными или вредоносными атаками на цифровые системы. После того как восемь стран ОЭСР в 2009–2011 годах разработали правительственные требования к управлению киберрисками, кибербезопасность стала «приоритетом национальной политики, поддерживаемым более сильным руководством», о чем было сообщено в докладе ОЭСР в 2012 году^{112}. С тех пор осведомленность правительственных органов о киберрисках увеличилась, что привело к усилению беспокойства о безопасности национальных инфраструктур и защите от иностранного влияния на демократические процессы. А в условиях ужесточения законов, ограничивающих гражданское общество, и поляризации политических сил общественные организации уделяют все больше внимания уязвимости перед кибератаками.

Впрочем, исследования Всемирного экономического форума показывают, что, хотя осведомленность о киберрисках возросла, многие организации далеки от адекватной оснащенности инструментами для управления киберрисками, а передовая практика в этой области «еще не стала частью стандартного набора компетенций членов совета директоров»^{113}.

Ликвидировать разрыв между осведомленностью и способностью реагировать – критически важная задача как для отдельных людей, так и для коммерческих, правительственных и общественных организаций.

Киберриски быстро становятся все более серьезными по мере того, как три взаимосвязанные тенденции расширяют сферу влияния цифровых технологий. Во-первых, число пользователей Интернета по всему миру с 2000 года выросло почти на 1000 %^{114}. С 2018 по 2020 год прогнозируется добавление еще 300 млн пользователей^{115}. Наверно, еще более важная тенденция – увеличение числа устройств, подключенных к Интернету. По некоторым оценкам, в 2017 году к глобальным цифровым сетям было подключено 20 млрд телефонов, компьютеров, датчиков и других устройств, а к 2020 году, по прогнозам IHS Markit, их станет еще на 10 млрд больше. В-третьих, с ростом числа пользователей и увеличением интенсивности использования цифровых систем объемы создаваемых, обрабатываемых и передаваемых цифровых данных растут экспоненциально. Компания IDC, занимающаяся анализом рынков, прогнозирует десятикратное увеличение «глобальной датасферы» с 2017 по 2025 год – ежегодный прирост составит 30 %^{116}.

Увеличение числа пользователей, объектов и данных приведет к усилению зависимости от цифровых систем. Как отметили аналитики из IDC, цифровые данные и операции быстро перестают быть фоном и становятся «критически важными для жизни общества и отдельных людей». Поэтому все более важной и все более сложной задачей становится обеспечение работы этих систем в соответствии с изначально заложенным предназначением.

Чтобы эффективно реагировать на киберриски, мы предлагаем четыре стратегии, позволяющие изменить подход к восприятию угроз и требующие соответствующих вложений.

Самое главное, чтобы люди и организации думали не только об обеспечении безопасности периметра ИТ-систем, на котором обычно сконцентрирована концепция кибербезопасности. Мы должны изменить образ мышления и учитывать также взаимозависимость и устойчивость, чтобы подготовиться к разным вариантам развития событий, при которых киберриски могут возникать и влиять на работу систем. В этом контексте киберустойчивость можно считать способностью систем и организаций противостоять киберсобытиям, которая измеряется временем работы на отказ, сложенным со временем на восстановление^{117}.

Как показано на рис. 15, киберриски распространяются и на ресурсы, и на ценности и возникают на пересечении угроз с уязвимостями. Поэтому киберустойчивость – стратегически важный вопрос, который необходимо учитывать в комплексных бизнес-моделях и при выполнении всех операций.

Киберустойчивость также расширяет временны́е рамки для подготовки к неизбежным кибератакам. Чтобы отойти от подхода, основанного на защите периметра, необходимо тщательно и заранее продумать действия, которые должны выполняться до, во время и после кибератаки, в частности определить, кого следует информировать внутри и вне организации.

Рисунок 15. Инфраструктура киберрисков

Источник: Всемирный экономический форум

Если рассматривать системы, связанные с данными, а не с цифровыми операциями, то организации и отдельные люди должны обладать устойчивостью как минимум к следующим трем киберрискам: конфиденциальность данных, их целостность и постоянная доступность, необходимая для непрерывной поддержки бизнес-операций. Хотя утечка информации в результате кражи данных – наиболее обсуждаемый киберриск, все чаще встречаются атаки, направленные на нарушение доступности систем или данных, сопровождающиеся удалением информации или требованием выкупа, как в случае с шифровальщиком WannaCry, поразившим инфраструктуру службы здравоохранения Великобритании в мае 2017 года. Не меньшее беспокойство вызывает и возможность компрометации или изменения данных и крупных систем.

Ситуация еще больше усложняется, если учитывать интеграцию данных с цифровыми операциями и подключенными цифровыми системами, управляющими инфраструктурой или выполняющими действия в материальном мире. В таких случаях необходимо предусматривать риск потери управления важнейшими функциями системы, от которых могут зависеть жизни людей. Например, в 2015 году хакеры показали возможность удаленного перехвата управления трансмиссией и тормозами автомобиля Jeep Cherokee^{118}. Еще одна сложность заключается в том, что подключенные системы могут создавать новые каналы для вторжения в другие аспекты функционирования этих систем или бизнеса. Один из примеров – взлом в 2013 году платежных систем компании Target, имеющей в США сеть магазинов розничной торговли, который начался с кражи учетных данных, предоставленных субподрядчикам, обслуживающим системы отопления и кондиционирования воздуха, используемые компанией^{119}.

2. Переопределите противника: от хакеров к криминальным организациям.

В массовой культуре, а потому и в представлении большинства людей укоренился образ хакера-одиночки, пытающегося проникнуть в защищенную систему в поисках славы или мести. Однако такая картина не соответствует тому, что в действительности происходит сегодня в сфере киберугроз.

Хотя одаренные хакеры-одиночки, несомненно, существуют, более распространены и опасны талантливые люди, входящие в организованные преступные организации, у которых расходы на подбор кадров, исследования и проведение операций значительно превосходят ресурсы, выделенные их жертвами на защиту. Кроме того, эти организации сосредоточивают усилия на получении финансовой выгоды посредством проведения атак: это может быть требование у компаний выкупа, продажа данных или способов проникновения в систему или использование взломанных систем для выполнения других действий, выгодных атакующим или их клиентам.

Поэтому важно изменить распространенное представление об источниках киберугроз в соответствии с действительным положением дел: это хорошо финансируемые и мотивированные злоумышленники, применяющие новейшие методы и оборудование, действующие системно и постоянно.

3. Переопределите векторы атак: от эксплуатации технических особенностей к человеческому поведению.

Неотъемлемая черта образа хакера-одиночки – его умение использовать технические средства для удаленного обхода систем безопасности. Такая картина создает впечатление, что основной линией обороны от кибератак должны быть ИТ-отдел и установленные им технические барьеры, такие как межсетевые экраны и надежные пароли.

Однако самый простой способ получить доступ к безопасной системе – просто попросить. Около 97 % вредоносных атак основаны на обмане пользователей, чтобы те сами предоставили доступ к своим системам, и лишь 3 % нацелены на эксплуатацию технических недостатков. Более 84 % хакеров используют социальную инженерию в качестве основной стратегии проникновения в системы^{120}. Эта статистика отчасти объясняет тот факт, что многие взломы остаются незамеченными в течение длительного времени. Крис Пог (Chris Pogue), директор по информационной безопасности компании Nuix, утверждает, что для обнаружения утечки данных требуется в среднем 250–300 дней^{121}.

Если учесть, что угрозы и уязвимости существуют как внутри, так и вне организации, управление киберрисками становится делом всех сотрудников. В свою очередь, меняются и стратегии реагирования. Теперь необходимо обучать персонал тому, как избегать фишинга и других атак с применением методов социальной инженерии, использовать средства защиты конечных точек для ограничения доступа и развертывать системы обнаружения аномального поведения пользователей и подозрительной сетевой активности.

4. Киберустойчивость как общая задача: от индивидуальных рисков к коллективным, распространяющимся на разные индустрии и организации.

На устойчивость влияют как особенности отдельных людей и организаций, так и эффекты системного уровня. По мере того как мир становится все более взаимосвязанным, киберриски становятся по-настоящему системными. Системные риски возникают не просто из-за возможности передачи вирусов между компаниями и государствами, а в результате повсеместной зависимости от данных и глобальных служб, на которые опирается мировая торговля, безопасность, финансовая и транспортная системы.

И наоборот, существует важная возможность для выработки более многостороннего и межобщинного подхода к усилению устойчивости к киберрискам. Более регулярный обмен важной информацией о киберактивности и атаках между индустриями и секторами экономики, а также между правительствами, бизнесом и гражданским обществом позволит быстрее реагировать на атаки и снизить риск их распространения. Учитывая нехватку специалистов, обладающих стратегическими и практическими навыками, необходимыми для обеспечения киберустойчивости, повсеместные инвестиции в развитие этих навыков благоприятно отразятся на ситуации во всех секторах экономики.

Мы постоянно прилагаем усилия для поддержания международного многостороннего диалога о киберустойчивости. Так, под эгидой Всемирного экономического форума в Женеве создается Международный киберцентр (Global Cyber Centre) – государственно-частная платформа для усиления киберустойчивости по всему миру. Другие примеры: Международный центр Интерпола по инновациям, начавший в Сингапуре работу по созданию платформы для обмена информацией, объединенная целевая группа Европола по противодействию киберпреступлениям и национальные инициативы, такие как партнерство по обмену информацией в области кибербезопасности (CiSP), созданное в Великобритании для повышения осведомленности британских организаций о киберугрозах. Однако для организации взаимодействия между разными индустриями и странами необходимо преодолеть недоверие между государственным и частным сектором, а также между государствами, не желающими делиться информацией о своих киберинструментах для атаки и защиты.

Это барьеры, которые необходимо преодолеть. Масштаб киберугроз в мире, зависящем от «жизненно важных» цифровых систем, требует инвестиций и действий на всех уровнях, от индивидуального образования и выработки нового поведения до организационных инвестиций, от принятия советами директоров новой ответственности до внутригосударственного и международного сотрудничества и выработки более гибких моделей управления.

Искусственный интеллект уже перестраивает цифровую экономику и вскоре изменит экономику материального мира. В начале XXI века ИИ помогает автономным механизмам ориентироваться в материальном мире и взаимодействовать с людьми. В будущем системы с искусственным интеллектом смогут решать комплексные системные задачи, такие как глобальные выбросы CO2 и управление международными потоками воздушного транспорта, в масштабе, превосходящем человеческие способности. Эксперты считают, что реальностью могут стать даже сценарии сегодняшних фантастических фильмов: интеллектуальные операционные системы и сопереживающие цифровые помощники. Возможно, однажды роботы смогут выполнять и базовые полицейские функции. ИИ уже обеспечивает мониторинг видеопотоков и данных, собранных множеством датчиков, и может предупреждать службы безопасности о подозрительной активности. Тем временем полиция использует роботов для проведения поисково-спасательных операций и даже для уничтожения вооруженных преступников^{122}.

ИИ глубоко изменит мир, и в процессе этих изменений не избежать рисков. Например, роботы под управлением ИИ изменят уровень безработицы и навыки, необходимые для трудоустройства, создав напряженность в обществе, и это влияние сложно поддается прогнозированию. Кроме того, большинству людей остаются непонятными принципы работы алгоритмов машинного обучения, которые к тому же могут давать результаты, отражающие распространенные предубеждения, с которыми необходимо бороться. В долгосрочных прогнозах нельзя забывать об угрозах самому существованию человечества, которые возникнут, если нам не удастся добиться соответствия ценностей ИИ человеческим ценностям. Существуют и риски кибербезопасности, связанные с возможностью взлома или обмана искусственного интеллекта. В связи с этим исследователи пытаются начать обсуждение этических рамок и ценностей, которыми следует руководствоваться при разработке и внедрении ИИ и роботов. Что бы ни готовило нам будущее, нам придется уживаться с искусственным интеллектом, и отношения, которые мы с ним построим, будут иметь далеко идущие последствия.

Никакая комбинация технологий не будоражила воображение общественности так, как ИИ и робототехника. В 1956 году Дартмутский колледж провел конференцию, положившую начало разработкам в области искусственного интеллекта, а первый промышленный робот появился в 1961 году. За десять лет в массовой культуре появилось множество фантазий на тему новых устройств и существ, которые облегчат нашу жизнь, таких как робот-домохозяйка Рози из мультсериала «Джетсоны» (The Jetsons), и немало пугающих сценариев технологического развития, ведущих к возникновению новых угроз, таких как взбунтовавшийся компьютер HAL 9000 из фильма Стэнли Кубрика «Космическая одиссея 2001 года» (2001: A Space Odyssey).

Сегодня ИИ приобретает все больше когнитивных способностей, которые мы привыкли приписывать только человеку, таких как общая обучаемость и высокоуровневая интеллектуальная деятельность. Программы, использующие машинное обучение, побеждают людей в играх, в которых, как некогда считалось, требуется человеческая интуиция. Компьютеры уже способны проходить простой тест Тьюринга, созданный, чтобы отличать человека от машины. В 2014 году чат-бот, представлявшийся 13-летним Женей Густманом (Eugene Goostman)^[18], убедил более 30 % собеседников, что с ними общается живой человек^{123}.

Достижения в области разработки передовых материалов и сенсорных технологий улучшили восприятие, движение и когнитивные способности машин. Дроны (летающие роботы) и промышленные роботы, например, используемые для сборки автомобильных деталей без участия человека, используют ИИ для решения сложных задач навигации и взаимодействия. Самоуправляемые роботы (автономные машины) могут делать то, что раньше было под силу только людям, например водить грузовики по автомагистралям^{124}. Человекоподобные роботы начинают использоваться в качестве персональных помощников и компаньонов, превращая научную фантастику в реальность.

По всему миру появляется все больше учебных программ и исследований в области ИИ и робототехники^{125}. Обрабатывая наборы данных, слишком большие для анализа человеком, приложения на основе ИИ решают такие проблемы, как моделирование климата, расчет сценариев ядерной угрозы и управление крупномасштабными сетями датчиков. Также они способны собирать новую финансово значимую информацию, анализируя большие объемы общедоступных данных. Например, компания Orbital Insight начала применять машинное обучение для обработки снимков низкого разрешения, полученных от спутников Landsat (в США) и Sentinel (в Евросоюзе). Это позволило точнее и быстрее идентифицировать объекты и получать важную информацию, например, о промышленности, выбросах веществ, инфраструктуре и индикаторах океанических процессов, что дает очевидную выгоду для бизнеса, общества и правительства. ИИ не только помогает обосновывать решения, но и может их самостоятельно принимать: по некоторым прогнозам, в будущем к ИИ перейдет функция управления хеджевыми фондами, и уже как минимум одна инвестиционная компания имеет в составе совета директоров программу с искусственным интеллектом^{126}.

Чем лучше искусственный интеллект принимает решения, тем лучше работают вместе с человеком роботы, управляемые этими решениями, и наоборот. Если робот Рози когда-нибудь станет реальностью, машины должны учиться распознавать человеческие ценности посредством наблюдений. Пока роботы учатся все лучше обслуживать нас, обучать студентов, управлять летательными аппаратами, оперировать пациентов и проводить поисково-спасательные операции, вопросы доверия приобретают первостепенное значение. По мере того как мы привыкаем к ИИ в повседневной жизни, взаимодействие с ним может превращаться в тот инструмент, посредством которого мы интерпретируем мир вокруг нас, – это можно сравнить с управлением самолетом по приборам в плохую погоду. Если вдаваться в крайности, существует вполне реальная опасность военизации ИИ и роботов государствами и частными лицами, и различные международные группы уже исследуют практические и этические границы таких возможностей. При сохранении текущего направления развития комбинацию ИИ и робототехники необходимо будет рассматривать с позиций власти, ответственности и подотчетности, а значит, потребуется всестороннее управление.

Рисунок 16. Гонка за ИИ: крупные приобретения компаний, занимающихся разработками в области искусственного интеллекта, в 2011–2016 гг.

Источник: CB Insights (2017)

Признавая, что ИИ окажет на общество, планету и экономику огромное преобразующее влияние, лидеры в этой области, включая Microsoft, Amazon, Facebook, IBM, Google и DeepMind, создали «партнерство по ИИ во благо людей и общества». Цель этого партнерства – «изучать и формулировать рекомендации по технологиям искусственного интеллекта для улучшения понимания ИИ общественностью и создания открытой платформы для обсуждения и принятия решений относительно ИИ и его влияния на людей и общество»^{127}. Во многих компаниях создаются подразделения и группы, занимающиеся вопросами этики, о чем свидетельствует DeepMind^{128}. Эта дальновидная инициатива надеется убедить общественность, что индустрия ИИ понимает свою ответственность. Ее участники пытаются доказать это, инвестировав миллиарды долларов и приобретя сотни компаний за последние пять лет (рис. 16) в ответ на обеспокоенность мыслителей, таких как Стюарт Расселл, последствиями создания все более умного искусственного интеллекта^{129}.

Умный искусственный интеллект

Стюарт Расселл (StuartRussell), профессор компьютерных наук Калифорнийского университета, Беркли, США

Исследования в области ИИ быстро продвигаются, новые возможности появляются все чаще и привлекают новые инвестиции в исследования. В этой области не так много специалистов, считающих, что возможности машинного интеллекта ограниченны, и еще меньше тех, кто верит в его самоограничение. Поэтому следует предусмотрительно предполагать, что машины превзойдут человека. Как заявил Алан Тьюринг в 1951 году: «Если машина сможет думать, она будет делать это лучше нас… Этой новой угрозой… …определенно стоит обеспокоиться»^{130}.

Пока самый распространенный способ создания машин, обладающих общим интеллектом, заключается в предоставлении им целей, которых нужно достичь, и алгоритмов, позволяющих искать способы достижения этих целей. (Вместо этого можно жестко запрограммировать поведение машины, но это будет означать, что всю умственную работу проделали люди, что противоречит концепции искусственного интеллекта и просто невозможно, даже для таких простых задач, как игра в шахматы.) К сожалению, как убедился царь Мидас на своем печальном опыте, мы не знаем, как формулировать желаемые цели достаточно полно и точно, чтобы машина не смогла найти нежелательный путь их достижения. Это проблема соответствия ценностей: если достаточно способной машине даны цели, не соответствующие тому, что мы в действительности хотим, или даже просто неполные, то получается, что мы играем с машиной в шахматы, где доска – это мир, а наши фигуры – человечество. Тьюринг в качестве возможного решения предлагал «отключать питание в стратегически важные моменты», но сверхинтеллектуальная машина наверняка предпримет действия, чтобы предотвратить это – не из-за инстинкта самосохранения, а потому что не сможет достичь поставленных перед ней целей, будучи мертвой.

Мы должны исходить из того, что достаточно способная система решит любую поставленную перед ней задачу, поэтому необходимо определять задачи так, чтобы найденное машиной решение было доказуемо выгодным для человека. Звучит как оксюморон, но в действительности это возможно. Основная идея в том, что цель машины должна заключаться в максимально полном достижении выгодных для человека целей, но изначально она не будет знать, что это за цели. Именно эта неопределенность позволяет избежать однобокого и потенциально катастрофического преследования неполных или ошибочных целей. Первоначальную неопределенность машина может постепенно исправлять, наблюдая за действиями людей, получая информацию о настоящих, основополагающих целях. Как минимум в некоторых случаях человеку будет лучше с такой машиной, чем без нее. Возможно даже убедить машину, чтобы она позволила отключить себя (так что Тьюринг, может, был и прав): рационально мыслящий человек сделает такое только в том случае, если высок риск совершения машиной чего-то противоречащего истинной цели человека, которая по определению является также целью машины, так что и машине в таком случае будет выгодно ее отключение.

Эти идеи дают слабую надежду на то, что мы выработаем инженерную дисциплину, позволяющую найти безопасный подход к извлечению пользы из систем на основе ИИ. Разумеется, есть определенные сложности: люди – своенравные, иррациональные, непоследовательные, слабовольные, не поддающиеся расчетам и не похожие друг на друга существа, так что изучать человеческие ценности, наблюдая за человеческим поведением, – сомнительное занятие. С другой стороны, ближайшие перспективы разработки, такие как интеллектуальные персональные помощники и домашние роботы, дают очень сильный стимул к тому, чтобы разобраться с ценностями: помощники, заказывающие гостиничные номера по 20 тыс. долларов за ночь, и роботы, готовящие на ужин блюда из домашних питомцев, вряд ли приобретут популярность.

Исследования в области ИИ имеют свои трудности. В настоящее время эталоны для сравнения устанавливаются путем грубого перебора и сопоставления шаблонов, и незначительные изменения во входных сигналах могут полностью нарушить модели машинного обучения. Возможно, текущие подходы имеют недостаточную конструктивную прочность, чтобы научить ИИ справляться с самыми сложными задачами, такими как решение проблемы «здравого смысла» или воссоздание ситуативных моделей. Исследователи хотели бы, чтобы машины могли действовать, исходя из ситуативного контекста, и делать общие выводы, не проходя предварительное обучение на огромных наборах данных, но пока это невозможно. Вероятно, новые технологии, такие как квантовые вычисления, смогут изменить подходы ИИ к получению информации о проблемах и позволят ему учиться посредством получения обратной связи, а может, даже имитировать человеческие когнитивные функции познания мира. Если это произойдет, искусственный интеллект сможет приносить экономическую выгоду, работая без свойственных человеку ошибок и усталости.

Даже без таких прорывов прогресс идет быстро, и надежды высоки. Разрабатываются роботы для полетов на Марс, для помощи медицинским работникам и даже для создания роботов^{131}. Однажды могут появиться полчища крошечных роботов под управлением облачного ИИ, обеспечивающие интеллектуальные приложения на централизованных серверах данными, необходимыми для координации и распределения ресурсов. ИИ уже проникает в профессиональные области, требующие обширных знаний, такие как журналистика, медицина, бухгалтерия и юриспруденция. Даже если юристы и врачи не будут заменены полностью, интеллектуальные приложения, способные синтезировать и анализировать примеры из практики и диагностические снимки, изменят эти профессии. А пока ИИ активно улучшает себя, инвестиции в индустрию робототехники в 2019 году, по некоторым оценкам, превысят 135 млрд долл., что почти в два раза больше инвестиций 2015 года^{132}. Автомобили не только станут ездить без водителей, но и, скорее всего, будут производиться без участия человека, особенно если учесть, что автомобильная промышленность стоит на первом месте по числу приобретаемых роботов (рис. 17)^{133}.

Рисунок 17. Число многоцелевых промышленных роботов (всех типов) на 10 тыс. рабочих в автомобильной и всех остальных индустриях, 2014 г.

Источник: Pittman (2016)

Во многих сферах экономики повышение уровня автоматизации может привести к созданию новых типов рабочих мест и исчезновению старых. Например, автоматизация грузоперевозок может привести к сокращению рабочих мест в сфере логистики^{134}.

Усиление влияния ИИ и робототехники на рынок труда ожидается как в развитых, так и в развивающихся регионах. В США риску автоматизации подвергается от 10 % до 50 % всех рабочих мест^{135}{136}. В Китае компания Foxconn за два года заменила роботами 60 тыс. рабочих на фабриках^{137}. Автоматизация может отрицательно сказываться на индустриализации в развивающихся странах, уменьшая преимущества дешевой рабочей силы: если раньше многие производства было выгодно размещать в развивающихся странах, то теперь происходит отказ от этой практики^{138}.

Последствия для глобальной экономики обширны и непредсказуемы. Экономисты создают возможные экономические модели, учитывающие автоматизацию труда, тогда как образовательные учреждения пытаются предсказать, какие навыки потребуются завтрашним работникам^{139}. Необходимость многостороннего взаимодействия и сотрудничества никогда не была выше, чем сейчас, и, чтобы удовлетворить ее, законодатели, руководители коммерческих и общественных организаций должны искать компромиссы между экономическими и социальными целями. Внимания требуют также вопросы безопасности и уязвимости ИИ. Хотя специализированный искусственный интеллект предлагает обществу огромные возможности, его можно обмануть, взломать или ввести в заблуждение. Необходимо убедиться, что решения, принимаемые машинами, не подвержены посторонним влияниям и не могут быть изменены посредством кибератак.

В основе этой важнейшей проблемы лежит другая, имеющая еще более широкие последствия: механизмы принятия решений, используемые алгоритмами машинного обучения, часто остаются неясными для людей-разработчиков, что поднимает вопрос о приемлемости делегирования власти этим алгоритмам. В мире людей доверие глубоко связано с обоснованием решений. Например, даже если ИИ будет лучше людей прогнозировать, кто из заключенных снова нарушит закон или кто из заемщиков не выплатит кредит, мы не будем удовлетворены принимаемыми машинами решениями, если они не смогут объяснить их. Это особенно справедливо для алгоритмов, проявляющих предвзятость после обработки наборов данных, отражающих человеческую предвзятость. Они могут выявлять полезные закономерности, но без машинного понимания мы будем считать их решения некорректными. В первую очередь нам необходимо заняться следующими вопросами:

• Этические стандарты. Требуется создать принципы и руководящие положения, формирующие этические стандарты и нормативные ожидания, предъявляемые к автономным процессам и машинам. Различные органы и группы, включая Исследовательский совет по инженерным и физическим наукам Великобритании (EPSRC), предлагают «принципы робототехники», но общего глобального набора стандартов пока не существует^{140}.

• Управление искусственным интеллектом и робототехникой. Недостаток общей компетентности в области исследования и применения ИИ затрудняет прогнозирование. Кроме того, сложно определить, какие органы должны принимать решения, определяющие политику относительно ИИ. Признание этих факторов поможет создать пространство для внедрения процедур инновационного управления и откроет возможности для создания новых типов комитетов, агентств и консультативных групп, чья власть еще не укрепилась.

• Разрешение конфликтов. В настоящее время нет установленных рамок или рекомендаций по разрешению конфликтов, связанных с применением систем ИИ. Разработке этих рамок мешают сложности с распознаванием потенциальных конфликтов. Например, исследования в области ИИ не регулируются, хотя продукты, использующие ИИ, могут регулироваться, в результате чего бремя регулирования возлагается на уровень производства продуктов.

Вопрос о том, насколько глубоко ИИ будет интегрирован в экономику, рынок труда и другие сферы, включая наши тела, только начал широко обсуждаться. Чтобы понять, к каким результатам может привести развитие ИИ и робототехники, необходимо думать о будущем и рассматривать эту проблему с самых разных точек зрения.

Десять фактов о ИИ, которые сегодня должен знать каждый

1. ИИ меняется со временем. Сегодня искусственным интеллектом чаще всего называют машинное обучение – программные подходы, использующие различные алгоритмы и методы, такие как линейная регрессия, деревья решений, Байесовы сети, эволюционные алгоритмы и искусственные нейронные сети. В 1960-х годах крупнейшим достижением ИИ были подвижные роботы, сегодня – победа над мастерами игры го. Наше представление о том, что такое искусственный интеллект, меняется с прохождением каждой важной вехи в этой области.

2. Универсальный искусственный интеллект пока не создан, но мы уже окружены «узкоспециализированным ИИ». Сегодняшние интеллектуальные системы все лучше справляются с выполнением конкретных, четко поставленных задач, но им все еще недостает понимания более широкого контекста и здравого смысла – того, что люди считают само собой разумеющимся. Тем не менее поисковые алгоритмы Google, способность вести диалог, которой обладает программа-помощник Siri, разработанная компанией Apple, и прогнозирование следующего слова, которое вы собираетесь напечатать на смартфоне, – все это примеры узкоспециализированного ИИ. Другие важные, но менее заметные применения ИИ – средства обеспечения кибербезопасности, контекстная реклама в Интернете, системы управления промышленными роботами и автономными автомобилями, методы обобщения текстовой информации и диагностики определенных заболеваний.

3. ИИ, роботы и люди работают лучше, когда делают это вместе. Люди, играющие в шахматы при помощи шахматных программ на основе ИИ, побеждают и других людей, и другие компьютеры, играющие без человеческой поддержки^{141}. Интеллектуальные роботы тоже выигрывают от сотрудничества с людьми: Университет Карнеги – Меллона создал коллаборативных роботов CoBot, которые помогают посетителям найти место встречи и выполняют различные задания, например приносят документы. Эти роботы просят у людей помощи, когда им требуется, например, поднять объект, вызвать лифт или найти дорогу домой, если они потерялись.

4. Системам на основе ИИ требуется наша помощь в установке целей. Возможно, мы преувеличиваем угрозу появления в ближайшем будущем «искусственного сверхинтеллекта», но нельзя сомневаться в том, что интеллектуальные системы могут привести к вредным или непредвиденным последствиям, если мы не позаботимся о направлении их к нужным нам целям. Как сказал Стюарт Расселл, ключ к успеху – учить ИИ вести наблюдения за людьми и сопоставлять свои цели с целями и ценностями человека.

5. Многие из сегодняшних интеллектуальных систем работают по принципу «черного ящика». Мы не до конца понимаем, как некоторые из наиболее популярных алгоритмов машинного обучения, например искусственные нейронные сети и методы глубокого обучения, приходят к своим выводам. Разобраться в этих процессах технически возможно, но ИИ может изменить используемый подход во время принятия следующего решения. Это значит, что результаты проверить сложно, и это в некотором смысле ограничивает возможность людей учиться у машин, самостоятельно принимающих решения.

6. Ресурсы, на основе которых создается искусственный интеллект, открыты и общедоступны. Значительная часть инновационной работы в области машинного обучения выполняется исследовательскими отделами университетов и коммерческих организаций по всему миру. Немалая доля полученных знаний публикуется в открытых источниках, и на это есть веские основания: без прозрачности нам будет нелегко изолировать проблемы и вносить важные корректировки. Нужно всего несколько минут, чтобы найти расположенного в облаке интеллектуального «бота», который поможет в обработке естественного языка или распознавании изображений.

7. Для использования ИИ необходимо упорядочить данные. Хотя существуют системы ИИ, помогающие извлекать пользу из данных, полученных из открытых источников, для применения частных данных в машинном обучении необходимо соответствующим образом организовать и защитить их. Управление данными – одна из самых больших сложностей для многих организаций. К счастью, разрабатываются системы ИИ, помогающие искать данные в системах и на серверах компаний и подготавливать их для использования.

8. Даже лучшие интеллектуальные системы подвержены ошибкам и отклонениям. Точность и полезность любого алгоритма зависит как от особенностей самого алгоритма, так и от данных, используемых для обучения. Есть множество примеров того, как мощные алгоритмы давали сбои и приходили к совершенно неверным результатам из-за некорректных спецификаций или выбора неподходящих данных для обучения.

9. ИИ и робототехника не сделают человека ненужным, а изменят его задачи. За очевидными исключениями (такими как водители, доставляющие грузы, и кассиры в супермаркетах), полной автоматизации поддается довольно небольшой процент рабочих мест. Вместо этого, как показали исследования компании AlphaBeta, самым значительным влиянием ИИ и роботов на будущий рынок труда будет автоматизация ряда повторяющихся или технических задач, благодаря чему люди получат больше времени для творческой работы и межличностного взаимодействия.

10. Влияние ИИ и робототехники зависит от того, как мы будем использовать эти технологии. Определяющее значение будут иметь способы их практического применения для решения реальных проблем. Поэтому с расширением возможностей и влияния интеллектуальных систем и роботов будет расти и важность принимаемых директорами и менеджерами решений относительно того, где и когда их использовать.

Пять ключевых идей

1. В последние годы возможности ИИ быстро расширяются благодаря методам машинного обучения, использующим преимущества, предоставляемые постоянно увеличивающимися объемами доступных данных, многочисленными датчиками и растущими вычислительными мощностями. Машинное обучение достигло уровня, на котором стало возможно достаточно близко имитировать человеческие действия (или превосходить их) в определенных рамках, например, в компьютерных играх, обработке запросов потребителей, медицинской диагностике и управлении автономными автомобилями.

2. В последние десять лет потенциал робототехники вырос благодаря использованию ИИ для управления новыми физическими системами. Люди и машины, работая вместе, смогут сократить число задач, для выполнения которых необходимы специально обученные опытные специалисты – врачи, юристы, пилоты, водители грузовиков. Это создает беспокойство относительно того, какой будет роль человеческой компетенции и насколько нужны будут человеческие суждения и интеллект для выполнения многих функций, которые можно делегировать автоматизированным системам.

3. Инновационные компании и предприниматели, использующие искусственный интеллект для анализа больших наборов свободно доступных данных, таких как спутниковые снимки, превращают эти данные в новый источник ценности. Использование ИИ в качестве генератора новых идей на основе свободно доступных данных вносит важный вклад в экономику и науку и может приносить большую пользу для принятия решений в таких областях, как мониторинг и защита окружающей среды.

4. Этические вопросы использования ИИ и робототехники имеют высокий приоритет у многих людей и организаций, поскольку ИИ способен повлиять на все аспекты нашей жизни, от рынка труда до управления автомобилями и принятия решений о выдаче кредитов. Эти этические вопросы часто связаны с вопросами прозрачности, согласия пользователей и предвзятости, заложенной в алгоритмы, на основе которых работает ИИ.

5. В области ИИ и робототехники потребуются коллективные усилия по управлению, поскольку вопросы урегулирования конфликтов, определения этических стандартов, норм использования данных и общей политики приобретают приоритет в глобальном масштабе. Например, роботы под управлением ИИ, такие как смертоносное автономное оружие, вызывают глубокую обеспокоенность международных организаций, понимающих угрозу их использования в глобальных и местных конфликтах.

Материалы – это строительные блоки для инноваций Четвертой промышленной революции. В следующие 20 лет умение манипулировать, в том числе на атомном уровне, базовыми элементами, из которых состоят материалы, поможет в решении многих насущных мировых проблем. Инновации будут возникать под влиянием цикла обратной связи: достижения в материаловедении помогут совершать прорывы в вычислительных технологиях, а те в свою очередь помогут ученым создавать новые продукты – от синтетических организмов до графеновых аккумуляторов.

Возможно, датчики научатся преобразовывать тепловые отходы в электричество, наноботы смогут доставлять лекарственные препараты в ткани для восстановления клеточных повреждений, а материаловедение поможет решить множество других проблем, но все это требует тщательных исследований и долгосрочных инвестиций. Впрочем, новые материалы и нанотехнологии могут принести не только пользу. Нанозагрязнения способны нанести огромный ущерб экологии, нанодатчики создадут большую угрозу для конфиденциальности и безопасности, а передовые материалы могут использоваться для создания более мощных взрывчатых веществ и химического оружия. Если мы хотим применять новые способы управления материальным миром с максимальной выгодой для бизнеса, общества и окружающей среды и минимальным непредвиденным ущербом, необходимы общие рамки управления и обширные исследования экологических последствий.

Разработка передовых материалов повлияет на большинство, если не на все аспекты Четвертой промышленной революции (рис. 18). Достижения в этой области необходимы для развития технологий, относящихся к самым разным областям, таким как производство, хранение и передача энергии, очистка воды и создание потребительской электроники. Материалы могут быть незаметны, но они буквально создадут другой физический мир. Они реорганизуют цепочки поставок, преобразуют окружающую среду и изменят потребительское общество. Новые материалы нужны для удовлетворения постоянно растущих требований к производительности. Миру необходимо рациональное производство таких материалов для решения глобальных проблем человеческой цивилизации. Слияние технологий и отраслей науки поможет получить от передовых материалов и нанотехнологий максимум пользы. Например, разработка искусственного интеллекта и роботизированных платформ в сочетании со зрелыми экосистемами стартапов может значительно ускорить инновации в этом пространстве.

В идеале компоненты для создания передовых материалов должны добываться экологически ответственными способами, состоять из распространенных на Земле элементов и производиться с использованием экологически безопасных процессов, интегрированных в круговую экономику. Кроме того, они должны иметь низкую токсичность и наносить окружающей среде минимум ущерба. Тем не менее одних лишь рыночных стимулов, включая потребительский спрос и риск для репутации, может быть недостаточно, чтобы производители материалов приняли на себя ответственность за последствия для окружающей среды.

С появлением на рынке новых материалов необходимо разрабатывать стратегии их эффективной переработки, повторного и альтернативного использования. Кроме экономической мотивации и угрозы для репутации, для возложения на производителей ответственности за ущерб окружающей среде необходимо законодательное регулирование. К счастью, для обеспечения экологичности можно использовать инновационные решения, предлагаемые другими технологиями Четвертой промышленной революции. Например, технологии блокчейн позволяют создать международную базу надежных источников материалов и реестр записей о вторичном сырье. Кроме того, базы данных могут способствовать установлению связей между участниками для организации переработки и использования отходов производства.

Еще одна проблема, требующая внимания, – прибыльность новых технологий. Для массового производства материалов необходимы более высокие показатели эффективности и снижение расходов. Например, человечество никогда не хранило энергию в масштабах, необходимых для работы предприятий. Для перехода на возобновляемые источники энергии из-за присущей им нестабильности потребуются хранилища тераваттной емкости. Одна из инноваций, способных сократить расходы на хранение энергии, – проточные батареи. Это многообещающие хранилища энергии, но, чтобы они были конкурентоспособны на большинстве энергетических рынков, стоимость высокопроизводительных мембран должна снизиться на 50 %. К тому же в некоторых проточных батареях используются переходные металлы, такие как ванадий, которые недостаточно распространены в природе, чтобы их можно было использовать для массового хранения экологически чистой энергии.

Рисунок 18. Примеры передовых материалов и продуктов химической промышленности, используемых в разработке важнейших технологий

Источник: Всемирный экономический форум (2017 г.)

Для открытия, разработки и внедрения новых материалов всегда требовались большие капиталовложения. Кроме того, эти процессы занимают много времени: обычно новые технологии материалов выходят на рынок после 10 или 20 лет фундаментальных и прикладных исследований. Здесь тоже могут помочь другие технологии Четвертой промышленной революции. Роботизированные платформы, использующие искусственный интеллект и крупные базы данных о материалах, способны значительно ускорить разработку передовых материалов. Еще одну проблему, но в то же время и возможность ускорить открытие новых материалов представляет передача знаний между вертикалями индустрий. Для преобразования существующих механизмов открытия новых материалов и перехода на интегрированные платформы необходима поддержка правительства, бизнеса и стартапов. Прогресс в этой области требует непрерывных исследований, долгосрочных инвестиций и многостороннего диалога между участниками.

Расширение сферы применения передовых материалов

Бернард Мейерсон (BernardMeyerson), директор по инновациям корпорации IBM, США

Сказать, что передовые материалы прочно входят в нашу жизнь – все равно что ничего не сказать. В исторической перспективе видно, что новые материалы позволяли преобразовать жизнь человека, о чем свидетельствуют названия эпох: каменный век, бронзовый век, железный век. Одна только эволюция орудий труда приводила к революционным изменениям в жизни на планете в каждую из этих эпох, и в последнее время темп этой эволюции значительно ускорился.

Так, усовершенствования всего в одной области – полупроводниковых материалах – произвели революцию в современном обществе. Повсеместное распространение вычислительных и коммуникационных технологий стало возможным благодаря улучшению технологии производства полупроводников более чем в миллион раз за прошедшие четыре десятилетия. В результате огромных продвижений в материаловедении примерно за 40 лет мы прошли путь от отправки человека на Луну с помощью компьютеров, обладающих памятью около 4 Кбайт, до повседневного использования смартфонов, способных без проблем обращаться к 64 Гбайт данных. Проблема в том, что такие темпы нельзя сохранять вечно, а изменение давно сложившихся тенденций может вызывать большие сложности.

Стабильный прогресс привел к уменьшению толщины слоя полупроводниковых материалов в транзисторах до нескольких атомов. При таких размерах начинает проявляться действие законов квантовой механики, что делает следующее поколение материалов бесполезным для практического применения. Поэтому исследования в области передовых материалов направлены на поиск альтернативных путей. Понимая всю серьезность этой проблемы, мы уже можем утверждать, что нас ждут значительные сдвиги, связанные с потенциальными источниками дальнейшего прогресса в информационных технологиях и необходимыми для продвижений в этой сфере знаниями и навыками.

Практически все разработки в области передовых материалов имеют свои последствия для общества. Более того, взаимозависимости этих разработок и социальные последствия весьма значительны. Рассмотрим для примера задачу обеспечения питьевой водой мирового населения, которое в ближайшие двадцать лет вырастет на несколько миллиардов человек. По мере истощения существующих резервуаров и водоносных горизонтов жизненно важную необходимость приобретут энергоемкие методы получения воды, такие как обессоливание. Для широкомасштабного применения этого метода, основанного на очистке обратным осмосом, потребуются более эффективные мембранные материалы.

Однако даже при существенном улучшении мембран потребуются огромные объемы новых энергоресурсов. Передовые материалы помогут решить и эту проблему.

Чтобы получить возможность генерировать энергию, не усугубляя глобальное потепление, необходимы значительные продвижения в разработке материалов, применяемых в энергетических технологиях. Для более эффективного получения возобновляемой энергии с помощью ветрогенераторов, фотоэлектрических и гелиотермических установок требуются улучшенные материалы. Возможно, еще большее значение имеет способность эффективного хранения и извлечения такой энергии, а для этого необходимы материалы, позволяющие усовершенствовать аккумуляторы и повысить шансы на то, что возобновляемые источники заменят традиционные. Есть и другой вариант – инкапсуляция ядерного топлива для создания экономичных ядерных реакторов, использующих газовое охлаждение. При надежной системе удержания топлива и возможности использовать в случае аварии пассивное воздушное охлаждение такие реакторы будут достаточно безопасными.

Глобальные проблемы, с которыми общество сталкивается в условиях постоянно растущего спроса на истощающиеся природные ресурсы, требуют технических и социальных инноваций, позволяющих решать насущные вопросы. Большую помощь в поиске таких решений нам могут оказать достижения в области разработки новых материалов.

Чтобы новые материалы и нанотехнологии приносили коллективную выгоду, необходимы общие усилия. Для формирования междисциплинарных групп, занимающихся исследованием, производством и интеграцией передовых материалов, потребуется поддержка академического сообщества, правительства и бизнеса. Чтобы решать стоящие на повестке дня вопросы относительно передовых материалов, необходимы международные коалиции. К счастью, в этой области уже есть примеры совместной работы: исследовательские проекты, такие как инициатива «Геном материалов» (Materials Genome Initiative), и международные коалиции, такие как Mission Innovation – группа, объединившая специалистов из 23 стран, работающих над созданием платформы для разработки передовых энергетических материалов.

Чтобы ускорить обнаружение и внедрение новых материалов, химическая промышленность уже использует инновационные модели из других областей. Например, в сфере разработки программного обеспечения объединение крупных промышленных игроков с предпринимательским капиталом и экосистемой стартапов привело к возникновению эффективного цикла разработки и развития. И хотя разработкой новых материалов занимается гораздо меньше стартапов, ситуация может измениться, если будут созданы инкубаторы, предоставляющие соответствующую инфраструктуру и мотивацию. Инвесторы, понимающие долгосрочность возврата вложений в эту область, должны осознавать и ее потенциал. При должной поддержке молодые компании смогут сосуществовать с крупными многонациональными консорциумами, придерживаясь соответствующих механизмов и культуры взаимодействия.

Такая среда разработки может приносить выгоду всем участникам, позволяя совершать революционные изменения и создавать материалы, которые станут основой для новых технологий и индустрий. В далеком будущем, когда станут обыденностью дальние космические полеты человека и ядерный синтез, для дальнейшего прогресса будут нужны материалы с ранее невозможными характеристиками, такими как устойчивость к высоким уровням радиации. Например, когда появятся космические колонии, им для производства всего необходимого из местного сырья потребуются миниатюрные модульные фабрики, которые будут иметь для человечества того времени то же значение, что и 3D-принтеры сегодня.

По мере развития Четвертой промышленной революции миру будут нужны новые материалы, и решать проблемы, связанные с этими материалами, должны будут коллективные лидеры, умеющие мыслить категориями долгосрочных перспектив, имеющие творческое мышление, способные фокусироваться на важнейших приоритетах снижения рисков.

Рисунок 19. Финансирование Национальной нанотехнологической инициативы США уже более 10 лет превышает 1 млрд долл.

Источник: Национальная нанотехнологическая инициатива США (2017)

В начале 2000-х годов нанотехнологии получили много внимания, в основном обращенного на потенциальные угрозы, связанные с наночастицами, нанозагрязнениями и пресловутой «серой слизью»^[20]. С тех пор правительственное финансирование различных организаций увеличилось (рис. 19). Внимание к нанотехнологиям и всеобщее беспокойство привели к появлению международных рекомендаций, таких как инструкции Международного совета по управлению рисками (International Risk Governance Council) для косметической и пищевой отраслей промышленности. Однако сейчас обсуждается более широкий ряд вопросов, включающий новые угрозы конфиденциальности, предоставляемые нанодатчиками и наноботами, способными проникать в защищенные пространства, и риск применения наноматериалов для создания взрывчатки и химического оружия. К множеству вопросов, требующих нашего внимания, можно добавить возможность нанесения другими продуктами, содержащими искусственные материалы, непоправимого ущерба нашему здоровью и окружающей среде.

Из-за разнообразия областей, в которых можно применять передовые материалы и нанотехнологии, сложно создать универсальные нормативные рамки. Зависимость индустрий от материалов не оставляет другого выбора, кроме решения возникающих проблем. Для управления рисками и поиска мотивации к разработке инновационных материалов все заинтересованные стороны должны объединить усилия для решения следующих вопросов:

• Отсутствие консенсуса в отношении проблем, которые можно решить как с помощью технологий, так и с помощью изменения поведения и структур стимулирования. С учетом того, что разные страны находятся на разных этапах развития и имеют разную степень готовности к управлению рисками, возникающими в погоне за экономической выгодой, необходимо согласование приоритетов на международном уровне. Заинтересованные стороны должны организовать сотрудничество для установления международных связей и общих рамок управления.

• Недостаток знаний о влиянии новых материалов и нанотехнологий на окружающую среду и здоровье людей затрудняет создание стандартизированной политики. Чтобы успокоить страхи, связанные с потенциальным вредом нанотехнологий, потребуются всесторонние долгосрочные исследования и институциональные принципы, утверждающие приоритет человеческого здоровья и безопасности окружающей среды.

• Ограничения, связанные с правами на интеллектуальную собственность, затрудняют обмен информацией, позволяющей лучше понимать, что происходит в этой области. Отсутствие точной информации о том, что уже достигнуто, затрудняет также создание эффективной политики для снижения рисков и обеспечения безопасности. Уменьшение юридических препятствий для обмена знаниями поможет ускорить инновационную деятельность.

• Поскольку масштабное производство передовых материалов и нанотехнологий может быть экономически невыгодным, увеличивается риск возникновения нежелательных последствий для окружающей среды и здоровья людей, способных повлиять на межгосударственные отношения. Для контролируемого применения этих революционных технологий потребуются совместные усилия международных лидеров.

Пять ключевых идей

1. Достижения в области материаловедения увеличивают возможности технологий, формирующих наш мир и влияющих на наши жизни. Компоненты передовых материалов станут неотъемлемой частью технологий, применяемых в каждой индустрии, и должны производиться экологически безопасными способами. Производители должны принять ответственность за влияние на окружающую среду, а не передавать ее дальше по цепочке создания ценности.

2. Процесс разработки материалов, начинающийся поиском инвестиций и заканчивающийся выходом на рынок, обычно занимает очень много времени (до нескольких десятилетий) и требует больших капиталовложений. Эти сроки можно сократить с помощью создания баз данных материалов и применения машинного обучения, но недостаток мотивации к долгосрочным инвестициям может угрожать инновационному циклу.

3. В результате слияния технологий и получения новых возможностей для инноваций возникнет необходимость в совместных усилиях экспертов, правительства и бизнеса для решения важных вопросов относительно разработки передовых материалов. Например, с помощью открытого финансирования и применения других технологий, таких как распределенные реестры, можно создать и поддерживать базы данных надежных источников материалов и вести записи о происхождении сырья.

4. Необходимость в многостороннем сотрудничестве и риски, связанные с передовыми материалами и нанотехнологиями, ведут к возникновению ряда проблем и делают маловероятной возможность создания универсальных нормативных рамок. По реакции на развитие нанотехнологий, включая инвестиции, создание правовых норм и рекомендаций, можно судить о том, как общество, эксперты и регуляторы отнесутся к другим похожим проблемам.

5. К основным проблемам, связанным с разработкой передовых материалов, можно отнести отсутствие консенсуса по важным вопросам, недостаток сведений о влиянии на экологию, ограничения, связанные с правами на интеллектуальную собственность, риск ухудшения межгосударственных отношений и препятствия для обмена знаниями, необходимыми для развития этой области.

Сегодня жители обеспеченных стран получают товары и продукты питания со всего мира с помощью физических цепочек поставок. Технология 3D-печати способна изменить это. Возможно, в будущем мы придем к новому расцвету местного производства товаров личного пользования: например, одежды, электроники, инструментов, а также промышленных товаров и запчастей. Многие виды товаров с географической и культурной спецификой все еще будут создаваться в цифровом виде в различных уголках мира, но само производство можно будет перенести в наши города и регионы. В этом случае надобность в цепочках поставок и физической транспортировке товаров уменьшится, а логистические компании и центры, которые двигали вперед мировую торговлю последние несколько веков, пострадают. Эта технология, в отличие от технологий предыдущих промышленных революций, способна снизить интенсивность обмена физическими товарами, одновременно поднимая наши производственные возможности.

3D-принтеры пока достаточно редки, однако они быстрыми темпами идут к массовому распространению. По мере того как растет пропускная способность сетей, обновляются нормативные положения, связанные с данными, и упрощается передача файлов большого размера, эта технология будет открывать новые перспективы для создания и персонализации продуктов – от предметов моды до медицинских имплантатов. Возможно, продукты превратятся в цифровые «рецепты» и различные поставщики начнут предлагать собственные версии. Конечно, такая радикальная демократизация производства также создает риски. Как минимум подобный сценарий бросил бы вызов существующим нормативным основам и подорвал бы модель индустриализации малоимущих стран, где экономическое развитие зависит от дешевизны труда. Как максимум он разрушил бы цепочки поставок и превратил бы интернет-провайдеров в прямых конкурентов транспортных компаний. В любом случае, развитие 3D-печати несет с собой новые серьезные вызовы и требует внимания как бизнеса, так и правительств.

Термины «3D-печать» и «аддитивное производство» (АП) описывают любые процессы создания физических объектов путем послойного нанесения материала. Этим они отличаются от традиционных производственных процессов, в которых объекты создаются путем отделения части материала, как при машинной обработке, или путем изменения формы заданного объема материала, как при отливке из пластика или металла. Однако эти термины не способны полностью передать прорывные способности новой технологии – к примеру, такие, как биопечать органических тканей или 4D-печать, которая предполагает преобразование созданного объекта с течением времени.

Процессы 3D-печати известны уже более 25 лет. В последнее время они привлекают к себе все больше внимания, так как стали миниатюрнее, дешевле, качественнее и гибче. Современные продукты 3D-печати имеют сложный состав, детализированную поверхность и большую точность изготовления. Хотя многие все еще ассоциируют эту технологию с производством мелких объектов из пластика, сегодня нам доступна печать из металла, керамики, бетона, а также из различных высокотехнологичных материалов. В их число входит, к примеру, графен (обеспечивает гибкость и прочность при малой толщине объекта), твердые сплавы на основе карбидов (если объект должен выдерживать огромные нагрузки, как, например, сверло или фреза) и экологичные биоматериалы (альтернатива пластику; возможна печать продуктов питания – например, макарон)^{142}. Мультиматериальная 3D-печать уже существует и, вероятно, вскоре получит широкое распространение.

3D-печать позволяет производить меньшие объемы продукции, при этом перемещая сами производства ближе к потребителю, что повышает скорость доставки и снижает транспортные расходы. Таким образом, процесс отделения производителя от потребителя может оказаться обращен вспять. Он начался еще во время Первой промышленной революции, когда появление паровой машины снизило затраты на перевозку товаров, и продолжился с более недавними разработками в области контейнеризации и технологической координации, которые позволили перенести производства в развивающиеся страны с избытком рабочей силы. Траектории роста 3D-печати указывают на то, что она способна перевернуть всю систему производства, включая производственные, судоходные, логистические, транспортные, инфраструктурные, строительные, розничные и аэрокосмические компании, и оказать огромное воздействие на правительства, экономики и рынки труда как развитых, так и развивающихся стран^{143}.

Развитие 3D-печати будет согласовано с продвижением других технологий Четвертой промышленной революции. Оно постепенно облегчит производство уже упомянутых «умных» компонентов кибер-физических систем, содержащих интеллектуальные сенсоры, приводы и источники энергии, позволяющих генерировать и собирать данные. В свою очередь, новые вычислительные технологии, нанотехнологии, новые материалы и биотехнологии будут вносить вклад в развитие 3D-печати, открывая новые возможности для производственных процессов будущего.

Технология 3D-печати пока не достигла массового распространения. С ее помощью производится лишь 0,04 % товаров по всему миру и менее одного процента – на территории США^{144}. Однако отрасль растет быстро: согласно данным компании Gartner, по всему миру в 2016 году было продано полмиллиона 3D-принтеров, что вдвое превосходит значение этого показателя в 2015 году; к 2020 году ожидается рост продаж до 6,7 млн 3D-принтеров^{145}. Компания Wohlers оценивает годовой показатель роста всей отрасли АП в 25 %^{146}. В 2016 году компания PricewaterhouseCoopers определила, что 52 % всех американских производителей ожидает применения 3D-печати в массовом производстве в течение следующих трех-пяти лет, а 22 % предсказывают дестабилизацию цепочек поставок в это же время^{147}. Это означает, что траектория роста 3D-печати примет архетипическую форму «клюшки» с быстрым переходом линии роста из горизонтальной в вертикальную^{148}.

3D-печать открывает беспрецедентную свободу создания продуктов, однако ее применение возможно практически на любом этапе цепочки создания стоимости (рис. 20). Так, некоторые компании – например, Boeing и GE – производят новые детали, которые упрощают сборку. 3D-печать позволяет производить более легкие детали, убирая излишки материала и используя решетчатые структуры для снижения массы и повышения теплоотдачи. Совершенствуется и контроль качества. Если раньше случайным образом оценивалось несколько деталей из большой партии, то теперь используются онлайновые системы контроля, которые проверяют форму, допуски и свойства материала внутри детали во время нанесения каждого слоя. Особую важность приобретает задача обеспечения целостности и безопасности цифровых шаблонов, которые применяются при распределенном производстве.

Рисунок 20. Области применения аддитивной печати в производстве

Источник: Gartner (2014)

Сочетание малых объемов партий и свободы в создании продуктов повышает жизнеспособность производства под заказ. Растет распространение заказных предметов моды, персонализируемая 3D-печать также используется в медицине для создания зубных протезов, внутренних слуховых аппаратов и ортопедических имплантатов. Более того, вполне вероятно, что 3D-печать произведет революцию в сфере здравоохранения. Вероятно, мы вскоре увидим домашнюю печать лекарств, ведь население стареет, а технология становится более доступной. Сейчас уже возможна печать таблеток с несколькими активными ингредиентами, которые высвобождаются в заданной очереди и в нужном количестве. Правительствам и фармацевтическим компаниям вскоре придется рассматривать новые законодательные вызовы и бизнес-модели.

Печать живых тканей, или биопечать, также быстро развивается. Вероятно, в будущем станет возможна печать целых органов. При этом неизбежны этические и социальные проблемы, так как изначально эта технология, скорее всего, будет доступна лишь богатому меньшинству, что усилит неравенство в здоровье и продолжительности жизни. Кроме того, потенциальная возможность взлома человеческого генома, которой смогут воспользоваться потребители или злоумышленники, потребует всестороннего изучения и законодательной регуляции. Когда в руках общества окажутся аналоговые инструменты на цифровой основе, с помощью которых можно будет превратить человеческое тело в произведение искусства, или в рабочий аппарат, или даже в оружие, то человечеству придется ответить на важные вопросы о сущности самого человека как биологического объекта.

3D-печать непременно преобразит системы производства и потребления, а также глобальные цепочки ценностей. Первопроходцами этой технологии выступают компании, которые находятся в Северном полушарии, и большая часть аддитивных производств остается внутри границ тех стран, где они расположены. Так, в 2012 году около 40 % систем 3D-печати находилось в Северной Америке, 30 % – в Европе, 26 % – Азии и Океании и лишь 4 % в других местах^{149}. В некоторых случаях эффект от внедрения 3D-печати может оказаться не слишком серьезен, если новая технология просто встроится в существующие цепочки ценностей на разных стадиях производства. В других же случаях может произойти масштабная перестройка: ведь 3D-печать способна полностью заменить собой процессы с низкой добавочной стоимостью, но большой трудоемкостью, для которых не требуется квалифицированная рабочая сила^{150}. Если распространение АП перерастет в крупномасштабное возвращение производств в развитые страны, то стратегии индустриализации развивающихся стран, которые основаны на дешевых, но трудоемких производствах, могут устареть – и тогда в этих странах произойдет скачок уровня безработицы среди молодого населения.

Нормативно-правовые основы, которые в настоящий момент регулируют производство, распространение и потребление товаров и услуг, также должны быть пересмотрены. Так, неясно, кто будет нести ответственность за брак, если продукты печатаются в местном центре 3D-печати или лично потребителем: создатель цифрового шаблона продукта, производитель 3D-принтера или человек, который управляет принтером?^{151} Какие режимы интеллектуальной собственности должны действовать в отношении обладания шаблонами 3D-печати и их передачи через государственные границы? Как адаптировать налоги на добавочную стоимость и системы пошлин?

Еще одна проблема, которая потребует совместной работы всех заинтересованных кругов, а также нормативно-правовых изменений, – это проблема безопасности. Возможность 3D-печати оружия способствует распространению, а не контролю: отдельные люди и негосударственные субъекты могут достаточно легко распространять цифровые шаблоны, с помощью которых будет производиться печать, вместо того чтобы распространять само оружие. Энтузиасты способны печатать оружие уже сейчас; по мере развития технологии они смогут вносить в конструкцию «печатного» оружия сложные материалы, включая биологические ткани, клетки и химические соединения.

Филл Диккенс, профессор производственных технологий, Университет Ноттингема, Великобритания

Перед извлечением выгоды из технологий аддитивного производства стоит множество преград. Они одинаковы по всему миру, и их преодоление требует разработки новых международных стратегий и политик. В Великобритании уже идет работа в этом направлении.

Стратегия аддитивного производства, в настоящий момент разрабатываемая в стране, определила семь основных преград, общих для всего мира:

Самой насущной и весомой является проблема недостатка квалификации и образования: если не решить ее, то решение остальных проблем не принесет выгоды. Для того чтобы получить выгоду, нужно немедленно повысить квалификацию существующих кадров. Но сначала потребуется разработать программу повышения осведомленности для старших руководителей, так как они должны будут разрабатывать новую стратегию для компаний.

Использование существующих компьютеризованных проектировочных систем для создания сложных деталей часто ведет к огромному размеру файлов, из-за чего программное и аппаратное обеспечение может отказывать или работать медленно. Даже когда создание детали успешно завершается, объем файлов ведет к проблемам при передаче данных. Для того чтобы в полной мере воспользоваться возможностями 3D-печати, разработчикам нужно понимать физические принципы, по которым работает продукт, а не создавать каждый раз слегка измененную версию продукта. Для этого потребуются совершенно новые рабочие инструменты, а также новые способы работы с программным обеспечением.

Пять ключевых идей

1. Технологии 3D-печати и аддитивного производства позволяют создавать детали и продукты, невозможные при использовании традиционных производственных технологий. Развитие этих технологий за последние 25 лет позволяет создавать предметы из различных исходных материалов со встроенными интегральными схемами, а также органические ткани.

2. 3D-печать оказывает воздействие на большинство отраслей, от пищевой отрасли до здравоохранения и аэрокосмической отрасли, предлагая уникальные продукты и услуги. Технология АП делает возможным экономически выгодное малосерийное производство, быстрое создание прототипов, а также децентрализацию и распределение производственных мощностей. Предполагается, что траектория роста этих технологий резко пойдет вверх в ближайшее десятилетие.

3. Одним из важнейших экономических результатов широкого распространения технологий АП может стать возвращение производства в развитые страны, так как технологии заменят собой дешевую рабочую силу. Вероятна озабоченность развивающихся стран из-за трудовых стратегий и безработицы.

4. Технологии АП требуют дополнительного внимания к вопросам собственности и ответственности за напечатанную продукцию ввиду распределенного характера ее цифровой разработки и физического производства, а также к пересмотру нормативной базы в отношении используемых цифровых шаблонов.

5. Как и в случае с другими технологиями Четвертой промышленной революции, комбинирование 3D-печати с другими технологиями – новыми материалами, интернетом вещей, технологиями распределенного реестра или биотехнологиями – открывает новые перспективы для инноваций, но также усиливает необходимость многосторонних обсуждений по вопросам стратегии и безопасности среди заинтересованных кругов.

Беспилотные транспортные средства выделяются среди остальных технологий Четвертой промышленной революции. В отличие от технологий распределенного реестра, квантовых компьютеров и геоинженерии, они уже давно вышли из стадии разработки. Дроны применяются в военных целях, они доступны и на коммерческой основе. Кроме того, они представляют собой пересечение аэрокосмических технологий, достижений в материаловедении, робототехнике и автоматизации. Они способны нести камеры и медикаменты, что позволяет применять их в спасательных операциях. Также они могут нести и бомбы. Дронами можно управлять вручную в зоне прямой видимости либо автоматически с помощью облачных технологий. Такое разнообразие в применении демонстрирует их гибкость: от инновационных методов спасения людей до экстремистских нападений. Дроны играют роль универсальных инструментов XXI века и демонстрируют нейтральность технологии: ведь благо или вред от их применения зависит исключительно от выбора человека. Конечно, как и в случае с другими технологиями, их дизайн, структура и назначение содержат в себе социальные установки и решения, что влияет на их использование. Само их существование является воплощением решений о том, что мы считаем ценным, что мы хотим создать, как мы представляем их назначение и чем мы готовы пожертвовать, чтобы раскрыть их потенциал.

Основа мотивации к разработке дронов лежит в их экономической ценности. Это верно для военного, полицейского, муниципального и коммерческого применения. Дроны снизили цену разведывательных операций, заменив собой пилотируемые самолеты, которые стоили в 10–50 раз дороже^{152}. Их применение сократило время, необходимое для подготовки личного состава, кроме того, потеря дрона гораздо менее ощутима, чем потеря самолета стоимостью в десятки миллионов долларов. В гражданской авиации уже давно применяются автопилоты, но, как считает Дэвид Шим (David Shim), адъюнкт-профессор аэрокосмического отдела Корейского института передовых технологий, вполне вероятно, что первыми останутся без работы пилоты вертолетов. Большинство компаний, которые имеют в эксплуатации вертолеты, не занимаются перевозками пассажиров, поэтому их страховая ответственность ниже^{153}. Дроны, как и роботы на фабричных производствах, способны ускорить потерю рабочих мест из-за автоматизации или, как минимум, вытеснить пилотов растущим штатом наземных операторов. Вероятно, в будущем воздушное пространство станет гораздо более тесным; за дронами среднего размера будут следить команды диспетчеров, работая посменно, однако мелких дронов может оказаться слишком много для отслеживания.

Дроны представляют собой новый вид дешевой рабочей силы: они работают вместе с нами и выполняют задачи, которые раньше требовали работы людей. Они заставляют вспомнить о системных проблемах занятости, которые Четвертая промышленная революция поставила перед обществом, и задуматься о том, какие виды рабочих мест окажутся вытеснены. Первопроходцы в отрасли дронов – например, Андреас Раптопулос, генеральный исполнительный директор Matternet, – признают, что дроны вызовут серьезные изменения и что для них необходима пошаговая выработка регулирующего законодательства, для чего потребуется учитывать мнение множества заинтересованных сторон. Сам Раптопулос считает, что основным требованием к коммерческим дронам должна быть безопасность для окружающих^{154}. Для того чтобы удовлетворить это требование и предотвратить несчастные случаи, травмы и столкновения, потребуются усилия муниципальных органов по управлению воздушным движением, отслеживанию дронов, а также по организации реагирования на происшествия. В более широкой перспективе необходимо привлечь министерства обороны к развитию и регуляции экосистемы дронов, а также к их отслеживанию. Также следует уделить серьезное внимание кибербезопасности и угрозе дистанционного отключения дронов. Взломанные беспилотники могут представлять угрозу сами по себе или быть использованны в целях злоумышленников, поэтому для безопасной работы потребуются надежные методы шифрования. Кроме того, оппоненты применения малых и средних дронов открыли новые методы электронного глушения, которые позволяют отключить систему навигации беспилотника с расстояния до мили (1609 метров)^{155}. Такое оборудование пригодится для обеспечения безопасности воздушного пространства аэропортов, однако оно же может стать настоящим кошмаром логистических компаний, если протестующие самоучки начнут вмешиваться в доставку заказов.

Среди движущих сил разработки дронов также можно упомянуть дальнейший рост урбанизации, электронной торговли и услуг по запросу, потребность муниципалитетов в контроле и мониторинге дорожного движения, анализе инфраструктурных объектов и воздушной видеографии. Разрабатываются дроны различных размеров: самые крупные транспортные беспилотники находятся в компетенции Международной организации гражданской авиации, а аппараты поменьше часто управляются одним оператором. Те дроны, которые применяются в военных целях, обычно обладают большими размерами и дальностью, а управляют ими обученные пилоты; при этом многие коммерческие дроны весят всего несколько килограммов, а их дальность разнится от малой до средней. Для того чтобы полностью реализовать потенциал беспилотников, необходимо решить несколько задач, включая задачу расширения систем управления воздушным движением как в контролируемом, так и в неконтролируемом пространстве. НАСА уже несколько лет работает над системой регулирования движения дронов^{156}, а крупные компании – к примеру, Google и Amazon – предлагают собственные решения^{157}. Такой контроль необходим для технологий, которые в будущем будут делить воздушное пространство с людьми и, возможно, перевозить пассажиров. Поднимаются вопросы приватности, разрешения на фотографию, безопасности, шума, использования огней и многие другие, все они требуют тщательного рассмотрения. В противном случае компании рискуют потерять расположение общественности.

На данный момент наибольшую сложность при разработке услуг, связанных с дронами, представляет «последняя миля» – непосредственное взаимодействие с пользователем. Одновременно с контролем общественного восприятия и регулятивных реакций на технологию производители дронов занимаются поиском точек соприкосновения, достаточных, чтобы лидеры общественного мнения оценили ценность беспилотников. Некоторые стратегии предполагают ограничение области применения дронов: к примеру, использование только в пределах городской черты или только для аварийных служб; иногда дроны предлагают в качестве дополнительной услуги, чтобы постепенно познакомить с ними компании, местные органы власти и население. Раптопулос считает, что в долгосрочной перспективе дроны должны стать симбиотическими спутниками человека, по мере того как расширяются возможности технологий машинного зрения, сенсоров и коммуникаций. К 2040 году облачные технологии и ИИ должны обеспечить совместную работу «роев» дронов. При этом аппараты должны будут обмениваться данными и знаниями и составлять карты неизвестной местности, как это делают беспилотные автомобили. Мир, полный дронов, обещает невиданные ранее возможности. Представляется множество преимуществ, которыми смогут воспользоваться правительства, компании и потребители, однако следует подумать о затратах, а также о влиянии этой технологии на идеалы и настроения в обществе.

Дроны не только предлагают новые методы доставки грузов – они изменяют наше отношение к правам человека и к регламентации вооруженных конфликтов. По мнению Дапо Аканде, профессора международного публичного права Оксфордского университета, дроны вмешались в этическую дискуссию о том, может ли государство казнить людей – как собственных граждан, так и иностранных. Тот факт, что наличие этой технологии способно размыть границы этики во время вооруженных конфликтов – как в зонах боевых действий, так и в гражданских районах, – дает нам представление о том, как технологии влияют на принятие решений. Дроны снижают стоимость убийства, особенно под предлогом национальной безопасности, и это может привести к нормализации акта внесудебного убийства человека государством, примеры таких актов можно найти в диапазоне от военных действий до случаев полицейской реакции. Возникают проблемы с существующими правилами ведения войны, а также с присвоением ответственности за совершенные действия. В настоящий момент дронами управляют операторы, и подобные проблемы остаются решаемыми. Однако, если дроны превратятся в полностью автономное оружие и начнут принимать решения об открытии огня согласно алгоритмам распознавания изображений, без прямого участия человека, этическая дискуссия усложнится еще сильнее. При этом невозможно ответить на сложные вопросы этики, лишь рассматривая саму технологию. Решение о том, когда необходимо принимать нормативные меры по отношению к допустимому поведению и использованию дронов, зависит от самого общества и его ценностей. Вопрос этичности дронов обозначает явную точку приложения для конструктивных ограничений и воли общества.

Нам есть о чем задуматься. Достигает ли информация о выгодах и нарушениях все заинтересованные стороны? Принимают ли компании во внимание что-либо, кроме собственной выгоды? Общественное признание крайне важно для малых и средних коммерческих дронов. По мере того как они встраиваются в социум, компаниям требуется просвещать общественность в отношении этих технологий – и, для того чтобы гарантировать успех, в структуре и принципах управления беспилотников должна быть видна ориентация на благо самого общества, и эта ориентация должна отражать политику и видение самих компаний. Раптопулос считает, что создатели дронов должны нести моральную ответственность. Компании должны в первую очередь думать о тех, кому дроны приносят пользу или вред, – только так можно избежать отрицательных эффектов и показать заинтересованным кругам общества, что к их мнению прислушиваются.

Биотехнологии изменят наше будущее и нас самих. Уже сейчас компании занимаются созданием бактерий, которые будут производить различные продукты – от смол до составов для личной гигиены, а китайские ученые используют CRISPR^[24] для борьбы с раком^{158}. Метод цитоплазменной замены, также известный под названием «трехстороннее искусственное оплодотворение», ожидает регуляционных решений в нескольких странах, а в это же время ученые готовятся использовать генетически модифицированных москитов для борьбы с малярией в Африке^{159}. И это – лишь настоящее науки. Будущее бросит вызов нашему пониманию самой сущности человека, как с биологической, так и с социальной точки зрения. Новые направления в развитии биотехнологий обещают увеличить продолжительность и повысить качество человеческой жизни, укрепить физическое и психическое здоровье. Растут возможности объединения цифровых технологий с живыми тканями, и возможные результаты, ожидаемые уже в следующем десятилетии, вызывают широкий спектр эмоций – от надежды до восхищения и страха. Оптимисты описывают устойчивый мир, в котором больше не будет болезней, угрожающих нам сегодня. Пессимисты описывают мрачное, антиутопическое будущее, предсказывая «детей на заказ» и крайнее неравенство доступа к плодам биотехнологий. Эти противоположные точки зрения привлекают внимание к дебатам о том, как следует использовать биотехнологические возможности, и подчеркивают сложность вопросов, которые ставит перед нами каждое научное достижение.

Инструменты и стратегии, которые биотехнологии предлагают для здравоохранения и сельского хозяйства, могут переопределить наши взаимоотношения с природой. Достижения в цифровых технологиях и новые материалы, которые появились за последние 20 лет, позволили сделать большой шаг вперед в понимании геномов, генной инженерии, диагностике и создании новых лекарств. Словно огонь, который подарил людям Прометей, похитив его у богов, мощь биотехнологий представляется цивилизационным прорывом для всего человечества. Некоторые опасаются, что биотехнологии могут привести к устареванию презумпции человеческого равенства, на которой строится либеральная демократия.

Существует три основных отличия биотехнологий от других важных технологий Четвертой промышленной революции. Во-первых, они вызывают больше эмоциональных реакций, чем те изменения, которые происходят от цифровых технологий. К примеру, многие люди считают манипуляции над ДНК опасными и неоднозначно относятся к тем технологиям, которые изменяют биологические системы. Эта реакция по-разному проявляется в различных культурах. Так, европейцы не желают выращивать генетически модифицированные сельскохозяйственные культуры, несмотря на то, что они широко используются в США, в то же время исследования стволовых клеток считаются спорными как в США, так и в Европе, в отличие от Китая. Во-вторых, биотехнологии менее точны, чем цифровые технологии, так как живые организмы, с которыми они имеют дело, в процессе эволюции получили крайне сложные метаболические, генно-регулятивные и сигнальные системы. Очень сложно составить точную модель каких-либо изменений любого из аспектов организма, и манипуляции над ними часто приводят к непредсказуемым результатам. В-третьих, развитие биотехнологий капиталоемко и обычно требует длительного времени на доведение разработки до рынка, будучи также сопряженным с большим риском. В этом поле деятельности вполне можно вложить миллионы долларов в многообещающую идею, которая зайдет в тупик^{160}.

Тем не менее делаются инвестиции. В 2015 году венчурное финансирование биотехнологий достигло почти 12 млрд долл. – в дополнение к 50 млрд заемного финансирования и последующих публичных размещений акций^{161}. Большая часть этих средств вкладывается в такие области, как диагностика, терапевтика и фармакогеномика – изучение того, как генетические особенности влияют на действие лекарств. Все эти области полагаются на растущие возможности цифровых технологий. Относительно немного продуктов достигает рынка здравоохранения, если сравнивать с объемом вложенных средств, одна из причин этого состоит в том, что большая часть исследований биотехнологий разрозненна. Сейчас некоторые исследователи стараются добиваться большей степени прозрачности и развивать совместную работу, чтобы ускорить появление новых открытий.

Ожидается, что биотехнологии произведут революцию в сфере здравоохранения, устроив прорыв в точной медицине (ТМ) – подходе, который предполагает подбор курсов лечения индивидуально для каждого человека вместо составления их для усредненного пациента (рис. 21). Продвижению ТМ способствует рост доступности исчерпывающих наборов данных о молекулярной структуре человека, включая генетические, транскриптомические, протеомические, метаболические и микробиотические профили. Развитие машинного обучения может не только помогать выбору лечения, но и создавать новые практики с участием «больших данных». Диагностические тесты способны производить сотни гигабайт данных, и необходимо научить алгоритмы машинного обучения извлекать из них информацию, которая нужна для определения проблем и прогнозирования реакции пациентов на лечение. Наиболее широко ТМ используется для лечения рака, но также были зафиксированы успешные случаи в лечении кистозного фиброза, астмы, моногеничных форм диабета, аутоиммунных, сердечных и нейродегенеративных заболеваний. Однако в данный момент возможности ТМ сильно ограничены ее высокой стоимостью, а также невозможностью сведения нескольких наборов данных в единую картину здоровья пациента, что мешает широкому применению этого подхода. Вероятно, по мере снижения стоимости мы увидим экспоненциальный рост объема знаний, пригодных к переводу в клиническую практику, которые будут извлекаться из больших наборов биологических данных.

Вторая сфера, в которой потенциал для использования биотехнологий огромен, – это сельское хозяйство. Для того чтобы прокормить человечество в следующие пятьдесят лет, потребуется столько же пищи, сколько было произведено за предыдущие десять тысяч. Классический пример применения биотехнологий – это золотой рис: модифицированный рис, способный ликвидировать куриную слепоту и дефекты развития, которые связаны с недостатком витамина А и которые каждый год приводят к смерти почти двух миллионов детей. Кроме того, на сельское хозяйство повлияет новое специализированное оборудование: к примеру, почвенные и погодные сенсоры, дроны и системы сканирования, призванные следить за развитием посевов и прогнозировать его. Привязка собранных данных к генотипу посевов может позволить создать агротехническую систему, способную удовлетворить глобальный спрос на количество, качество и функциональность пищи. Конечно, для того чтобы реализовать такую схему глобальной продовольственной безопасности, необходимо будет усовершенствовать законодательство, связанное с генетически модифицированными культурами. Реальность состоит в том, что генная инженерия является точным, эффективным и безопасным методом улучшения сельскохозяйственных культур, и законодательство должно это отражать.

Рисунок 21. Новый сдвиг парадигмы. Переход от медицины «на все случаи жизни» к модели точной медицины с многоуровневой стратификацией пациентов.

Источник: Das (2010)

Еще одна область, в которой развитие биотехнологий оказывает влияние на здоровье человека, – это биоматериалы, что особенно важно, учитывая нынешнюю тенденцию к увеличению среднего возраста населения. Биотехнологии способны решить многие из типичных проблем старения, объединив биоматериалы с передовыми инженерными технологиями. К примеру, остеопороз – это одно из самых распространенных костных заболеваний. Достижения в биотехнологиях способны открыть возможность замены пораженных костей пациента на новые, которые будут выращиваться из размноженных 3D-печатью стволовых клеток пациента. Этот прорыв ближе, чем кажется, – сейчас ученые проводят активные исследования в этом направлении, а предприниматели ищут, как обратить исследования в жизнеспособный бизнес.

Кроме того, новая волна биотехнологий способна уменьшить влияние нашей жизнедеятельности на экологию, увеличив вероятность устойчивого развития многих отраслей промышленности. Так, биоперерабатывающие предприятия могут дополнять работу крупных нефтеперерабатывающих заводов, используя возобновляемое сырье и каталитические возможности микроорганизмов. В данный момент метаболическая инженерия, синтетическая биология и системная биология сводятся вместе с целью разработки микробных фабрик, которые будут способны производить различные химические соединения из непищевой биомассы^{162}. Мы будем и дальше находить хитроумные пути к использованию природного разнообразия для развития экологичной биоиндустрии; к примеру, бактерии вида Halomonas, которые растут в условиях сильного осмотического давления, могут применяться для процессов микробной ферментации с использованием морской воды, если пресная вода недоступна. Создание различных типов «умных» бактериальных фабрик способно также дать нам способность бороться с новыми видами инфекционных заболеваний, к примеру ускоряя процесс выработки вакцин и лечебных антител, включая даже антитела против биотеррористических угроз. Также возможно, что рядовые граждане получат возможность производить биопродукты прямо у себя дома. Такие материалы, как биопластик, вполне доступны для подобного вида производств. Наконец, современные бионауки могут не только помочь в сокращении выбросов парниковых газов, они также способны превратить CO2 в сырье для биотехнологической промышленности^{163}.

Такие разработки потребуют новых методик, которые будут выходить за рамки традиционных лабораторных исследований – например, предиктивного количественного моделирования. Биологические системы очень сложны, поэтому их очень трудно оптимизировать. Изменения одного компонента способны вызывать непредвиденные и рекурсивные эффекты в других. Количественные модели постепенно «учатся» лучше симулировать биомолекулярные сети и физиологию клеток, и это может позволить биотехнологам устанавливать связь между эффективностью системы и компонентами внутриклеточных процессов. Сочетание предиктивных платформ, растущей вычислительной мощности и революции «больших данных» способно создать динамическую основу для разработки, прототипирования и внедрения искусственных биологических систем. В итоге совмещение биотехнологий и количественного моделирования может положить начало созданию устойчивых и надежных биотехнологических систем в цикле «разработка-прототип-испытание», аналогично другим инженерным дисциплинам.

Слияние молекулярной биологии, материаловедения, вычислительных подходов и предиктивного математического моделирования непременно затронет наше общество, промышленность и мировую экологию. Конечно, обладая таким потенциалом влияния на мир, мы должны тщательно обдумывать последствия решений, которые мы будем принимать в ходе продвижения к биотехнологически развитому будущему.

Так как возможности биотехнологий велики, многие опасаются, что они станут причиной неожиданных социальных и экологических проблем – ведь мы расширяем возможности вмешательства в царство природы. Эффективные и легитимные системы управления, разработанные с учетом этических норм, позволят обществу воспользоваться благами развития биотехнологий, стараясь одновременно сократить риски.

Управление биотехнологиями должно опираться на общечеловеческие и гуманистические ценности. Будущие плоды биотехнологий будут внедрены в саму жизнь и поэтому не будут ограничены государственными границами. Региональные различия в управлении биотехнологиями могут привести к сбоям в торговле, а также к усилению неравенства и несправедливости в обществе. Поэтому мы должны разработать всеобъемлющие глобальные принципы управления, одновременно принимая во внимание различные исторические, социальные и культурные системы государств, а также их этические нормы и ценности. Для этого потребуется найти общепризнанные ценности и взять за основу существующие системы управления – такие, как Всеобщая декларация прав человека и Цели устойчивого развития ООН. Новая система также должна будет согласовывать общие ценности и рекомендации с региональными или местными предпочтениями, используя принципы соразмерности, солидарности и справедливости.

Системы управления должны опираться на доказанные научные факты, и их деятельность должна быть прозрачна и подотчетна. Так, биотехнологическое законодательство может фокусироваться на регулировании эффектов от внесенных биологических изменений, а не на конкретных технологиях. Для того, чтобы быть эффективными, нормативные акты должны будут учитывать как средства, как и цели биотехнологий.

Также механизмы управления биотехнологиями должны завоевать доверие общества, вовлекая в дискуссию все заинтересованные стороны. За последние два десятилетия вера в науку оказалась подвержена сомнениям даже в благополучных странах. Для того, чтобы дальнейшее продвижение встречало позитивную реакцию, биотехнологические инновации должны добиться поддержки и доверия со стороны всех частей общества. Поэтому мы должны заново установить диалог между всеми заинтересованными сторонами, чтобы добиться взаимопонимания, которое в дальнейшем будет способствовать развитию атмосферы доверия между регулирующими органами, неправительственными организациями, специалистами и учеными. Необходимо принимать во внимание и мнение гражданского общества, так как оно должно участвовать в демократическом формировании направления тех биотехнологических разработок, которые окажут влияние на него, отдельно взятых людей и культуру в целом. Дискуссии должны учитывать факты, эмоции и приверженность ценностям, одновременно сохраняя ясную картину выгод и рисков. Только такая политика, которая базируется на итоговых результатах подобных дискуссий, способна достичь справедливости, беспристрастности, прозрачности и стабильности, чтобы способствовать процветанию людей и приносить пользу человеческим сообществам.

Среди тех вопросов и проблем, которые требуют коллективного обсуждения и управления, можно назвать:

Предоставлено Советом по проблемам глобального развития биотехнологий Всемирного экономического форума

За последние несколько десятилетий биотехнологии значительно выросли в сложности и значимости. Так, возможности внедрения не одного, а нескольких слоев генетических изменений (мутаций или вариантов) в клетки и организмы серьезно расширились благодаря развитию секвенирования и синтеза ДНК, а также редактирования генома. Проще говоря, масштабы биотехнологической инженерии и задач, для решения которых предназначены искусственно созданные системы, беспрецедентны и постоянно расширяются. Сейчас эта инженерия применяется к сельскохозяйственным культурам и животным, а модификации человеческого генома используются в экспериментальном порядке: на эмбрионах, а также в ограниченных клинических испытаниях генной терапии на пациентах. Масштаб возможностей применения биотехнологий крайне широк: он включает в себя экологию, сельское хозяйство и здравоохранение.

Способность внедрения направленных генетических мутаций с использованием вычислительных методов, то есть целенаправленного внесения изменений в биологию, значительно расширяет наши способности создания сложных искусственных биологических систем. Возьмем, к примеру, создание микробной клетки для получения нужных химических соединений. Если раньше нам были доступны реакции дрожжевого брожения для производства напитков, а также микробного брожения для производства органических кислот и антибиотиков, то теперь мы учимся превращать дрожжи и бактерии в химические фабрики для производства нужных нам соединений. Так, человеческий инсулин для диабетиков теперь может производиться в неограниченных количествах с помощью как бактерий, так и дрожжей. Вычислительные подходы, с помощью которых можно рассчитывать метаболические каналы и предсказывать исход вносимых изменений, помогают нам перейти к невиданному ранее уровню метаболической инженерии и синтетической биологии. Мы способны не только создавать новые каналы синтеза, но и контролировать их выход.

Благодаря вычислительным подходам мы научимся создавать нужные нам организмы. Приведенный выше пример описывает инженерию микробных клеток для производства химических соединений, но аналогичные подходы также возможны для великого множества биологических систем, таких как сельскохозяйственные культуры или стволовые клетки. Сельское хозяйство достигло современного уровня развития благодаря отбору и селекции желаемых фенотипов. Достижения методов инженерии генома растений и доступность генетических частиц, с помощью которых можно настраивать системы растений, позволяют вносить более точные изменения, основываясь на понимании взаимоотношений фенотипа и генотипа, которые способны привести к развитию новых видов сельскохозяйственных культур. Эти виды могут обладать сопротивляемостью к засухе, температурам, болезням и другим негативным внешним факторам, а также повышенной пищевой ценностью. Таким же образом можно вносить точные изменения в стволовые клетки и позволять им дифференцироваться в органоиды, что может послужить идеальной платформой для регенеративной медицины. Плюрипотентные стволовые клетки способны трансдифференцироваться в любые виды клеток из трех зародышевых слоев тела, поэтому являются наиболее перспективным источником регенеративных препаратов для восстановления тканей, выявления наркотиков и лечения болезней.

Биологическое конструирование обещает многое, однако оно также порождает этические вопросы. Глобальная этическая задача заключается в том, чтобы критически рассматривать доводы и мотивацию для самого применения биологического конструирования. Прежде чем приступать к подобным процессам, важно сделать паузу и подумать о том, почему они предлагаются и внедряются, а также о возможных альтернативных путях достижения поставленных целей. Обычно положительными сторонами биологического конструирования называют вышеперечисленные блага и новые биологические знания. Однако подобные технологии характеризуются изменением масштаба: от ограниченного до практически неограниченного. Поэтому при обсуждении вопросов этики и управления необходимо рассматривать широкий спектр разнообразных будущих сценариев их применения и выводить этические концепции – как позитивные, так и негативные.

Существуют и более очевидные этические задачи помимо фундаментального обоснования биологического конструирования, а также широкой критической оценки будущих методов его применения. Так, с этической точки зрения крайне важны вопросы биобезопасности и биозащищенности, оценка возможности применения любой технологии как на благо, так и во вред (проблема «двойного применения»), справедливое или равноправное распределение благ от результатов биологического конструирования (включая распределение выгод), а также вопросы, связанные с изменением зародышевых слоев человека и других сложных организмов.

Система управления должна учитывать как научные, так и этические доводы, а также не допускать случаев «управления ради управления»: «высвечивает» ли новая технология пробелы в системе управления, или существующая система достаточна? Применительно к биологическому конструированию, до настоящего времени управление осуществлялось в основном по методу «заполнения пробелов», однако вопросы поиска оптимальных механизмов управления и их внедрения на глобальной исследовательской и коммерческой арене остаются открытыми. Единый оптимальный подход к управлению пока не был найден, и дискуссии продолжаются. Так, один из предлагаемых подходов к управлению предупредительный, он предусматривает внедрение технологии только после доказательства ее безопасности.

Представьте себе, что наступил 2030 год и вы сидите перед экраном, на котором только что появилось всплывающее сообщение:

«Уровень вашего внимания снизился». Вы осознаете, что последние несколько минут бесцельно смотрели в экран. Сдерживая зевоту, вы щелкаете ссылку на последние показания системы мониторинга ваших мозговых волн и пытаетесь оценить свое текущее психическое состояние. Система рекомендует вам поспать, но вам нужно закончить работу. Может, принять таблетку ноотропного средства, чтобы без проблем поработать до трех часов ночи? Друзья говорят, что злоупотреблять химическими стимуляторами вредно, но вы регулярно проверяетесь на признаки болезней Альцгеймера и Паркинсона, и пока все нормально.

Понятие «нейротехнологии» включает широкий набор методик, позволяющих глубоко проникать в механизмы работы человеческого мозга и извлекать информацию, расширять возможности наших органов чувств, изменять поведение и взаимодействовать с миром. Это может показаться фантастикой, но это правда. Нейробиология медленно, но верно выходит из медицинских и научных лабораторий и проникает в нашу повседневную жизнь. Отрасль нейротехнологии очень быстро становится все более зрелой. В рамках Четвертой промышленной революции она позволяет создавать совершенно новые и ценные системы, но одновременно создает серьезные риски и проблемы регулирования.

Нейротехнологии позволяют усовершенствовать существующие механизмы влияния на сознание и мыслительный процесс, а также понять многие процессы, происходящие в мозге. В числе прочего это подразумевает расшифровку наших мыслей с высокой степенью детализации за счет применения новых химических веществ и методов влияния на мозг для устранения ошибок и расширения его возможностей. Помимо этого, нейротехнологии помогают нам общаться и взаимодействовать с миром, а также значительно расширять возможности наших органов чувств.

Сложный человеческий мозг – исключительно интересный объект для изучения. В черепной коробке находится 1,4 кг клеток, в том числе 80 млрд нейронов, объединенных более чем 100 трлн связей. Если бы каждый из 7,4 млрд людей, живущих на Земле, имел отношения с каждым из остальных людей, то разобраться в их социальных отношениях было бы гораздо проще, чем понять, как же работает человеческий мозг.

На протяжении тысячелетий люди изменяли свое поведение с помощью веществ, влияющих на химические процессы в мозге. Это происходило задолго до того, как было доказано, что мозг – основной орган, отвечающий за познание и накопление опыта^{164}. Потребление алкоголя, жевание листьев коки, курение табака и прием в пищу грибов с псилоцибином – все это примеры того, как люди влияли на собственные мыслительные процессы или поведение, руководствуясь религиозными мотивами или просто для развлечения.

Такие действия часто считались спорными и оценивались неоднозначно. При первых попытках использования новых веществ, даже таких безвредных, как кофе, они неоднократно объявлялись вне закона^{165}. На протяжении всей своей истории человек применял самые разные методы, чтобы разобраться, как работает наш мозг, – от препарирования мозга до построения философских теорий и от психологических исследований до сканирования мозга. Новые технологии позволяют значительно продвинуться в плане измерений, анализа, интерпретации и визуализации химических и электрических сигналов в мозге. Это не только приведет к возникновению новых экономических возможностей и открытий в медицине, но и поставит массу этических и социальных вопросов.

Важность нейротехнологий определяется тремя причинами. Во-первых, способность «читать» информацию из мозга и «записывать» ее в мозг создает предпосылки для новых отраслей и систем, открывающих новые возможности, которые будут иметь колоссальные социальные, политические и экономические последствия. Как и в случае биотехнологий (см. главу 11), способность исправлять ошибки и приумножать преимущества станет настоящей золотой жилой для тех, кто достаточно богат, чтобы покупать и продавать нейротехнологии и связанные с ними услуги. Вместе с тем доступ к глубоко личным мыслям человека и влияние на их ход станут огромной проблемой в мире, управляемой алгоритмами и тотальным сбором данных. Не станет ли следующей популярной бизнес-моделью предоставление человеком доступа к своим мыслям в обмен на возможность экономить время за счет написания заметок в социальных сетях?^{166}

Во-вторых, нейротехнологии способствуют совершенствованию других областей Четвертой промышленной революции, обеспечивая новые формы когнитивных вычислений и совершенствуя алгоритмы машинного обучения. Чем больше нейротехнологии объясняют, как работает мозг, тем полезнее они для развития технологий взаимодействия или имитации функциональности мозга.

В-третьих, и это самое важное, наш мозг и есть та сущность, что делает нас людьми. Он позволяет нам понимать и познавать мир посредством чувств, использовать воображение, учиться, мечтать и взаимодействовать друг с другом. Более тонкое влияние на мозг может изменить наше ощущение себя как личности и понимание того, что такое личный опыт, а также может в корне изменить то, в чем состоит для нас реальность. Влияя на наш самоконтроль и систему управления своим существованием, наука о мозге предоставляет человеку колоссальную возможность выйти за рамки своей естественной эволюции.

Как и во всех обсуждаемых в этой книге технологиях, прогрессу науки о мозге способствовали быстрый рост вычислительной мощи, разработка меньших по размеру, более дешевых и сложных сенсоров, а также появление методов машинного обучения, позволяющих обнаруживать закономерности в колоссальных объемах неструктурированных данных. В основе работы мозга лежит обмен электрическими сигналами, которые образуются в процессе химических реакций. Влияя на химию мозга или на обмен электрическими сигналами, эти сигналы можно измерить, «хорошие» сигналы – сымитировать, а распространение нежелательных сигналов в мозге – заблокировать. Специализированные технологии, такие как современные микроэлектроды, позволяют регистрировать поведение или изменять состояние одного отдельно взятого нейрона. Функциональная магниторезонансная томография позволяет увидеть, как ведут себя разные участки мозга в различных обстоятельствах.

За последнее десятилетие эти возможности позволили исследователям сделать удивительные открытия. Джеффри Линг (Geoffrey Ling), с 2014 по 2016 год занимавший должность директора отдела биологических технологий при Управлении по перспективным научным исследованиям министерства обороны США, утверждает, что «всего лишь через несколько лет мы будем считать эксперименты 2008 года, в которых обезьяна управляла роботизированной рукой только с помощью сигналов мозга, одним из главных открытий в истории человечества»^{167}.

В исследовательских лабораториях, таких как лаборатория Альдо Фейзала в Имперском Колледже Лондона, вместо мозговых волн используется отслеживание движения глаз в связке с машинным обучением – этот метод позволяет исключительно точно определять, какие движения намеревается выполнить человек. Эти методы позволяют предоставить людям с параличом всех конечностей возможность управлять креслом-коляской или роботизированными протезами, не тратя деньги на дорогостоящие интерфейсы «мозг-машина»^{168}. Другие методы служат углублению нашего понимания причин неврологических болезней и психических расстройств, таких как шизофрения, аффективное расстройство и болезнь Альцгеймера.

Энцефалографы фиксируют мозговые волны, а в некоторых случаях могут даже передавать сигналы, влияющие на работу мозга. Такие устройства вышли за рамки научно-исследовательских лабораторий и стали потребительскими носимыми устройствами^{169}. Другие продукты предлагают влиять на мозг косвенно – посредством звуковой или световой терапии. К многообещающим методикам следует отнести использование фокусированного ультразвука для неинвазивного получения изображения и лечения тканей, а также оптогенетику, в которой свет применяется для активирования генетически измененных клеток мозга.

К химическим методам относится применение ряда веществ и ноотропных лекарственных средств, разработанных для улучшения различных параметров работы мозга. Такие лекарственные средства, как модафинил и адерал, применяются не только для тех целей, для которых они изначально создавались, то есть для поддержания состояния бодрствования и (как предполагается) улучшения когнитивной функции. Действие таких веществ похоже на действие кофеина, но они сильнее способствуют повышению ясности ума и зрительного внимания.

Совершенствование средств измерения активности мозга может значительно повысить качество тестирования медицинских средств для лечения или повышения активности мозга. В настоящее время более 65 % препаратов, разработанных для лечения мозговых расстройств, не проходят фазы III клинических исследований. У психиатров, которые назначают лекарства от мозговых расстройств, нет возможности надежно тестировать и сравнивать эффективность препаратов для разных пациентов.

Нитиш Такор (Nitish Thakor), директор Института нейротехнологии при Национальном университете Сингапура, указывает, что некоторые нейротехнологии применяются не только для лечения головного мозга, но и для устранения последствий повреждения спинного мозга и нервных окончаний. Нейронная модуляция (стимулирование нервов) может способствовать восстановлению функции не только конечностей, но и других жизненно важных органов, таких как легкие, мочевой пузырь и сердце^{170}.

Нейротехнологии способны даже расширять возможности органов чувств человека за границы, образовавшиеся за миллионы лет естественной эволюции. Линг говорит, что всего лишь через несколько лет люди смогут видеть в инфракрасном диапазоне, записывать и воспроизводить, то есть повторно испытывать, воспоминания и сны, обрабатывать множественные потоки зрительной информации из различных источников и одновременно управлять многими конечностями и автономными объектами. Эти возможности могут быть ближе к реальности, чем мы думаем. Инженер и изобретатель Илон Маск (Elon Musk) недавно объявил, что инвестировал в компанию, занимающуюся разработкой интерфейсов «мозг-компьютер», аргументируя это тем, что он предвидит «более тесное слияние биологического и цифрового интеллектов»^{171}.

Нейротехнологии способны как создавать предпосылки для лечения ряда неврологических заболеваний и инвалидности, так и служить движущей силой развития индустрии улучшения человека. От расстройств мозговой деятельности страдают десятки миллионов человек, а ежегодные убытки от этих болезней составляют более 2,5 трлн долл^{172}. И это без учета бесчисленных человеческих и социальных издержек от нарушений психического здоровья. Совершенствование наших знаний о мозге обещает революционизировать процессы обнаружения, лечения и предотвращения этих расстройств. Проведенный компанией SharpBrains анализ более чем 10 тыс. интеллектуальных публикаций в области нейротехнологий указывает на то, что в ближайшее время следует ожидать таких открытий, как создание имплантатов ушной улитки для восстановления слуха и экзоскелетов для восстановления двигательной функции у инвалидов, а также совершенствование средств наблюдения за структурой сна. Компания Neurotech Reports оценивает суммарный размер всех компаний, работающих в области нейротехнологий, в 150 млрд долл., а среднюю скорость ежегодного их роста – в 10 %^{173}.

По утверждению Нила Касселла (Neal Kassell), основателя и председателя фонда Focused Ultrasound Foundation, очень скоро будут созданы носимые сканеры структуры и поведения мозга в реальном времени, а также будут выработаны методы неинвазивного восстановления нейронов или модулирования работы мозга^{174}. Такие открытия помогут диагностировать, лечить и восстанавливать людей, страдающих от различных неврологических заболеваний – от болезней Альцгеймера и Паркинсона до депрессии, эпилепсии и болей, вызванных болезнями нервной системы.

Нейротехнологии способны оказывать намного более мощное влияние на экономику за счет совершенствования человеческого мозга и повышения производительности работы человека. Огромные улучшения возможны в образовании и системах обучения благодаря более глубокому пониманию мозга и основанному на нем персонифицированному обучению. Что касается развитых стран с быстро стареющим населением, то в них нейротехнологии могут поспособствовать повышению качества жизни пожилых людей, продляя их участие в активной производительной жизни.

В государственных структурах понимают огромные возможности лидерства в этой области и выделяют бюджетные средства на главные научные и медицинские исследования. В частности, в 2013 году правительство США запустило амбициозный проект BRAIN, а Европейская комиссия инициировала собственный проект «Человеческий мозг» (Human Brain Project). В 2014 году в Японии начали реализацию проекта Brain/MINDS, а в 2017 году правительство Китая присоединилось к проекту China Brain Project^{175}. Большой вклад в субсидирование и определение направления исследований в области нейротехнологий делают военные агентства. Их интересует в первую очередь тематика обороны, а также вопросы реабилитации участников боевых действий, в частности лиц, страдающих посттравматическим синдромом. Вопросы изучения мозга занимают центральное место в области военного дела и безопасности.

Но в сравнении с другими направлениями Четвертой промышленной революции, такими как космические технологии, в нейротехнологиях переход от лабораторных исследований к массовому рынку происходит медленно. В октябре 2016 года Совет глобальных вопросов исследования мозга при Всемирном экономическом форуме опубликовал статью о цифровом будущем медицины мозга, где говорится, что «ориентация на потребителя» в здравоохранении подразумевает предоставление пациентам возможности самим контролировать собственное здоровье и самочувствие. Влияние таких тенденций и нейротехнологий на рынке будет расти, но они также будут ставить важные вопросы о том, как и кто должен выигрывать от этого^{176}.

Для получения таких преимуществ требуется намного более высокий уровень межотраслевого сотрудничества. Нейротехнологии нуждаются в математиках, инженерах, социологах, дизайнерах и физиках, а также в специалистах по работе мозга. Невролог Нэнси Ип (Nancy Ip), декан и профессор биологии колледжа Morningside при Гонконгском научно-техническом университете, говорит: «Устранение барьеров – самая сложная проблема в нашей области. Нам требуется больше терпения, толерантности и желания усваивать знания из других областей, чтобы добиться плодотворного сотрудничества»^{177}.

Более глубокое понимание механизмов работы мозга поставит перед нами ряд сложных этических вопросов^{178}. Чем шире будут распространяться устройства мониторинга мозговой деятельности, тем вероятнее получение данных, позволяющих узнать, что происходит в человеческом мозге. Но это достижение создает важные проблемы с конфиденциальностью данных и интеллектуальной собственностью. Сейчас изображения снимков мозга используются в качестве иллюстраций в журналах по неврологии, но эти данные могут стать такими же конфиденциальными, как и результаты медицинских анализов или ДНК пациента.

Понимание связи между состоянием мозга и поведением заставит переосмыслить фундаментальные понятия личной ответственности в юриспруденции. Во многих странах суды настороженно относятся к показаниям приборов, которые, как утверждается, способны интерпретировать мысли человека. К таким приборам относятся детектор лжи или полиграф. Но по мере расширения возможностей в этой области для правоохранительных органов и судов будет становиться все привлекательнее использование приемов определения вероятности преступных действий, оценивание вины или, возможно, даже извлечение воспоминания непосредственно из мозга человека^{179}. Возможно, в будущем процедура пересечения границы будет предусматривать подробное сканирование мозга для оценки безопасности человека.

Между тем в сфере розничной торговли устройства мониторинга мозга используются при исследованиях в фокус-группах, чтобы понять закономерности процесса принятия решений потребителем и соответствующим образом изменить работу обычных и онлайновых магазинов. Это продолжение существующей тенденции к сбору обширных данных для целей прогнозирования, потому что понимание механизмов мышления человека позволяет компаниям вырабатывать стратегии, заставляющие его вести себя определенным образом. Как и все технические системы, влияющие на поведение, эта область становится предметом особого внимания. И не только по причинам конфиденциальности и безопасности – такие подходы предоставляют тем, кто собирает и использует данные, несоразмерную власть, одновременно снижая уровень ответственности тех, на кого оказывается влияние.

Работодатели все чаще будут изучать возможность использования нейротехнологий для совершенствования процессов приема на работу, а также обучения и контроля сотрудников. После спора о допустимости использования биометрических систем и систем радиочастотной идентификации на рабочем месте следующей на очереди может стать проблема прямого или непрямого наблюдения за мозгом сотрудников. Наконец, серьезные этические вопросы возникнут в связи с применением нейротехнологий для совершенствования работы здорового мозга. Одних будет волновать вмешательство в механизмы природы, других – возникновение проблем социального и экономического неравенства. Если нейротехнологии, позволяющие улучшить работу мозга, будут доступны не всем, скорее всего образуется разрыв между теми, кто сможет позволить себе их использование, и теми, кому они будут недоступны.

В этой области, как и во многих других, инновации сегодня опережают не только регулирование, но и осознание возможных последствий.

Нейротехнологии способны стать наиболее передовыми технологиями Четвертой промышленной революции, но их быстрое внедрение может вызвать фундаментальные перемены. Жизненно необходимо общественное обсуждение использования этих технологий в различных контекстах и для разных целей, чтобы они создавали будущее для всех.

Оливье Улье (OlivierOullier), президент компании Emotiv, США

В начале 2017 года больной квадриплегией (паралич всех конечностей) Родриго Юбнер Мендес (Rodrigo Hübner Mendes) стал первым человеком, который одной силой мысли управлял гоночной машиной на соревнованиях «Формула-1».

В нейротехнологиях управление объектами с помощью интерфейса «мозг-компьютер» стало обычным делом. Случай с Юбнером Мендесом примечателен тем, что устройство, применяемое для управления гоночным автомобилем, – нейрошлем Epoc компании Emotiv – можно заказать в Интернете. Оно стоит всего несколько сотен долларов и уже используется десятками тысяч людей в повседневной жизни для видеоигр и для мониторинга сна. То, что недавно было научной фантастикой, сегодня стало доступным, и нескольких щелчков мышью достаточно, чтобы включить новинку в свою повседневную жизнь. И это только начало.

Часто говорится, что электричество изобрели не для того, чтобы создать более совершенную свечу. Аналогично, нейротехнологии – это не просто улучшение существующих технологий. Они предоставляют не только невиданные ранее возможности заглянуть в тайны взаимодействия мозга с физической и социальной средой, но и новые способы самореализации в жизни. Поэтому нейротехнологии более чем другие отрасли отражают саму суть Четвертой промышленной революции.

Проникновение нейротехнологий в нашу жизнь поднимает вопросы и привлекает внимание государства, позволяя по-новому взглянуть на наши попытки регулирования новых технологий. В 2011 году Франция стала первой страной, где появился новый раздел законодательства, специально посвященный регулированию нейротехнологий. Это формальное признание способности этих технологий оказывать мощное влияние на жизнь каждого. Государство ограничило коммерческое применение технологий нейровизуализации, разрешив их применение только в судах. Интересно, что научные консультанты, которых государственные органы привлекли для оценки нового закона, единодушно отрицательно отнеслись к использованию нейротехнологий в судах и, вместе с тем, были не слишком сильно обеспокоены коммерческим использованием технологии сканирования мозга. Тем не менее государственные мужи проигнорировали мнение экспертов. Это интересная иллюстрация того, как решаются проблемы регулирования, с которым сталкиваются страны, оказываясь перед лицом новых технологий Четвертой промышленной революции.

Скорость инноваций и скорость разработки новых правовых актов всегда различались, но быстрота и масштаб изменений Четвертой промышленной революции ярко вскрывают это несоответствие и подчеркивают необходимость создания новых моделей регулирования.

Помимо проблем регулирования существует барьер на пути перехода нейротехнологий из научных лабораторий в промышленность в качестве безопасных и заслуживающих доверия потребительских продуктов, и это препятствие может помешать распространению преимуществ нейротехнологий. Кунал Гош (Kunal Ghosh), основатель и исполнительный директор компании Inscopix (США), а также технологический инноватор Всемирного экономического форума, утверждает, что у университетских инноваторов не хватает мотивации к последовательной отладке и совершенствованию своих идей, и из-за этого «многие прорывные нейротехнологии не выходят за рамки лабораторий, в которых были изобретены»^{180}. В этом смысле нейротехнологиям нужно брать пример с того, как частный бизнес успешно превращает в коммерческие продукты и услуги достижения биотехнологий, космической отрасли и мобильной связи.

Мечта о путешествиях в прошлое или в будущее давно волнует людей. Путешествия во времени невозможны и вряд ли когда-либо станут реальностью. Но виртуальная реальность (ВР) уже здесь и вскоре может стать разумной альтернативой путешествиям во времени. Она может создавать полную иллюзию присутствия, например на полях сражений Наполеоновских войн, на корабле Колумба или в лесу юрского периода среди брахиозавров или тираннозавров. Дополненная (ДР) и смешанная (СР) реальности не создают полноценной иллюзии присутствия, но позволяют дополнить данными, информацией и виртуальными объектами реальный мир. Эти технологии предоставляют удивительные возможности – можно осваивать новые профессиональные навыки, делиться опытом с другими и создавать инновационные формы в искусстве и индустрии развлечений.

Виртуальная, дополненная и смешанная реальности революционным образом меняют наш опыт, понимание и взаимодействие с окружающим нас миром, одновременно открывая возможность побывать в бесконечном количестве миров, формы которых ограничиваются только воображением. Результатом может стать более активное развитие общества, сотрудничества и взаимопомощи, кроме того, эта технология обещает ускорение совместной работы, развития новых навыков и проверки новых идей. Вместе с тем ее можно использовать для манипулирования нашими представлениями о мире и влияния на наше поведение. При некритическом ее использовании может возникнуть соблазн уйти от реального мира или, по крайней мере, от тех его частей, с которыми не хочется иметь дело, вместо того, чтобы менять мир к лучшему.

Виртуальная реальность – это воздействующий на множественные органы чувств, объемный, полноценной создаваемый компьютером мир, в который может погрузиться и с которым может взаимодействовать человек. Шлем ВР позволяет человеку видеть реалистичное изображение, слышать звук и испытывать другие ощущения, которые повторяют знакомую или создают вымышленную среду.

ДР и СР – формы «пористой» ВР, которые добавляют в реальное физическое окружение пользователя созданные компьютером звук, видео или графику. ВР заменяет реальный мир его имитацией, а ДР и СР расширяют восприятие пользователем реальности. ДР предоставляет визуальную информацию о реальном мире. Примером могут служить устройства Google Glass или Microsoft HoloLens, которые расширяют интерактивность физических пространств и объектов. СР аналогичным образом добавляет в мир реалистичные виртуальные объекты и существа, как в играх, подобных Pokemon Go, которые настолько развиты, что практически становятся частью реального мира.

Идея виртуальной и дополненной реальности далеко не нова. Стереоскопические фотографии и панорамные картины стали первыми попытками погрузить человека в выдуманный мир, за ними последовали кинематограф, телевидение и компьютерные игры. В 1968 году специалист по компьютерам Иван Сазерленд (Ivan Sutherland) впервые применил термин «виртуальная реальность» по отношению к своему размещаемому на голове монитору. Но первые имитационные устройства, такие как Toshiba Head Dome Projector, были громоздкими. Они вызывали у пользователей тошноту из-за задержки между движением и изменением изображения. Потребовалось 45 лет цифровой революции, чтобы аппаратные средства стали достаточно мощными, а устройства настолько удобными и недорогими, чтобы быть востребованными рынком.

Последние успехи виртуальной реальности во многом стали возможными благодаря мощному краудсорсингу, а также наличию недорогих жидкокристаллических дисплеев, разработанных для смартфонов. 1 сентября 2012 года 20-летний Палмер Лаки (Palmer Luckey) инициировал краудфандинговую компанию по сбору средств на разработку видеошлема под названием Oculus. В короткий срок на сайте Kickstarter удалось собрать 2,4 млн долл. – почти в десять раз больше начального плана. Два года спустя компанию Палмера Лаки приобрела корпорация Facebook за 2 млрд долл., планируя изменить механизм взаимодействия пользователей в социальной сети^{181}.

Почему между первым устройством ВР Сазерленда и успехом Лаки прошло 50 лет? ВР и ДР стали возможными благодаря вычислительным мощностям, созданным в рамках Третьей промышленной революции. ВР нуждается в значительном развитии вычислительных мощностей, которые необходимы для создания изображения и анализа реального мира, а также в мобильных устройствах с изображением высокого разрешения – все это стало возможным благодаря развитию мобильных телефонов.

Также очень важно то, что цифровая революция создала спрос на виртуальную реальность. Как минимум два поколения выросли с пониманием, что фантастическая идея, скорее всего, станет возможной. Они прекрасно себя чувствовали в мирах, созданных компьютером. Когда компания Nintendo в 1985 году выпустила свою первую систему для видеоигр, многие родители беспокоились, как это повлияет на неокрепший мозг их детей. Но став взрослыми, эти дети занялись дизайном и разработкой компьютерных приложений, оборудования и сетевых систем, которые стали основой Четвертой промышленной революции. Видеоигры и симуляторы стали мейнстримом. Всего лишь один пример: военные используют их для обучения пилотов, управляющих дронами, воюющими в горячих точках на другой стороне земного шара.

Технологии ВР, ДР и СР – это не просто новые способы испытать на себе цифровые среды, они представляют платформы и системы, в которых можно обеспечить создание, обмен и распространение ценностей. Предлагая совершенно новый канал восприятия мира и взаимодействия с ним, они становятся одной из самых мощных преобразующих мир технологий Четвертой промышленной революции. Однако из-за эффекта присутствия они больше, чем другие цифровые каналы, будут размывать границу между искусственными технологиями, внешним миром и ролью человеческой интуиции и субъектности. Изменяя механизм нашего взаимодействия с Интернетом и цифровыми средами, ВР и ДР поднимают важнейшие вопросы о мироощущении человека^{182}.

Технологии ВР и ДР также могут создавать захватывающие ощущения. Они позволяют пользователям взаимодействовать с людьми в других помещениях – или на других континентах. Человек может очень реалистично имитировать свое присутствие в другой стране или в космосе. Стало возможным имитировать ощущения помимо изображения и звука. Устройства с тактильной обратной связью способны создавать целую гамму ощущений, а различные способы ощущения сопротивления дают пользователю ощущение физической отдачи. Это дополнительно усиливает эмоциональную отдачу при использовании ВР и ДР. Возможно, успехи в области нейротехнологии, нанотехнологии и искусственного интеллекта позволят управлять ВР, прямо влияя на мозг. Появления возможности подключить наш мозг к ВР через кортикальные модемы, имплантаты или нанороботов придется ждать еще много лет, но интерфейсы «мозг-компьютер» становятся все ближе к реальности. В ближайшие годы развитие внешних устройств для получения ощущений ВР, ДР и СР неизбежно ускорится и рано или поздно изживет себя и ему на смену придут внутренние, внедряемые «мокрые» устройства.

Йоби Бенджамин (YobieBenjamin), соучредитель компании Avegant, США

С появлением технологий нового поколения используемые нами на протяжении десятилетий устройства для работы и взаимодействия с компьютерами – мышь и клавиатура – быстро исчезнут. Интерфейсы будут развиваться в сторону использования функций реального мира, таких как звук человеческого голоса или движение глаз.

ДР, ВР, дисплеи изображения в сетчатке глаза (virtual retinal display, VRD), светопольный дисплей и голографические вычисления – все это представители следующего поколения интерфейса и формы взаимодействия между людьми и компьютерами. Эти технологии знаменуют собой следующий качественный скачок нашего мира в направлении от тяжеловесных и ограниченных интерфейсов типа клавиатуры, мыши и жестов смахивания и сведения пальцев на экранах мобильных телефонов. В будущем механизмы взаимодействия и интерфейсы будут неотделимы от вашего голоса, жестов, физических движений и даже движений глаза. Такие устройства, как Oculus, Avegant Glyph, HTC Vive и Microsoft HoloLens, а также голографическая технология компании Vntana предоставляют захватывающую среду с полным эффектом присутствия или без оного. Эти технологии способны переносить людей в реальную или виртуальную среду и предоставлять интерактивные зрительные ощущения, о которых раньше можно было только мечтать. К большому сожалению, радость использования всех современных устройств омрачается их размером, весом, требованиями к питанию и сложностью настройки.

Но это уже вчерашний день. Сейчас технологии становятся все более доступными. По прогнозам банка Goldman Sachs, к 2025 году объем рынка ДР, ВР и VRD вырастет до 85 млрд долл^{183}. К концу 2016 года было продано 12 млн шлемов ВР и VRD (7 млн проводных шлемов высокого класса и 5 млн бюджетных беспроводных шлемов). Эта цифра более чем удвоится в 2017 и 2018 годах (рис. 22).

Рисунок 22. Число активных пользователей виртуальной реальности в мире, 2014–2018 гг. (млн)

Источник: Sebti (2016 г.)

На начальном этапе дети, а также определенная часть взрослых будут тратить все больше денег и жить в средах ВР, ДР и СР. Четвертая промышленная революция с ранее невиданной скоростью несет с собой массовые перемены в технологиях, работе компаний, государственных институтов и социальных сред. Футуристические технологии из голливудских фильмов не более чем 20-летней давности стали реальностью. Например, голографические компьютерные интерфейсы из фильма «Особое мнение» 2002 года^[27] теперь существуют на самом деле. Носимый дисплей Джорди Ла Форжа из сериала «Звездный путь»^[28], с помощью которого мозг этого персонажа подключался к искусственному интеллекту и полной базе знаний Вселенной, похож на современный Интернет и носимые устройства со специализированными приложениями.

Поставляемые по запросу и пригодные к использованию продукты первого поколения доступны ранним пользователям. Очень примечателен тот факт, что технологическое развитие позволяет создавать более быстрые и дешевые процессоры, а также более быстрое и дешевое оборудование, которое потребляет еще меньше энергии. Эти процессоры и оборудование позволяют создавать меньшие по размеру, более легкие и практичные системы интерфейса между компьютером и человеком. Это означает, что появятся более легкие носимые дисплеи и компьютеры, которые станут такими же модными и социально приемлемыми, как пара крутых наушников или очков. Останется лишь дополнить эти устройства обработкой естественного языка и искусственным интеллектом и можно говорить о наступлении нового будущего. Мы уже знакомы с Siri, Watson и Alexa и их системами искусственного интеллекта на мобильных и домашних устройствах, но в течение года мы увидим появление возможности взаимодействия с ВР, ДР, VRD и, возможно, голографическими вычислительными системами с помощью команд на естественном языке.

Основы ВР и ДР уже заложены. Мы уже знакомы с феноменом игры Pokemon Go, позволившей миру ощутить вкус дополненной реальности в двухмерном ее варианте. Расширение этого феномена по мере освоения соответствующих технологий системой образования позволит превратить его в новую форму обучения с иллюзией «реального мира». Учителя истории смогут приводить своих студентов на живые дебаты в римском сенате, а преподаватели биологии смогут вместе со всем классом погрузиться во внутренности хромосом для экспериментов по синтетической биологии. «Оживление» этих абстрактных пространств сделает обучение более мощным и обращающимся к чувствам и ощущениям учеников. Компьютеры будущего будут значительно отличаться от того, что считали компьютерами на протяжении последних 30 лет.

Новый компьютер с его интерфейсами, к которым нам придется привыкать, будет бесконечно далек от управляемых с клавиатуры персоналок IBM с 640 килобайтами памяти или от первого Apple iPhone. Новый компьютер и его парадигма ВР и ДР будут развиваться в сторону меньших по размеру и более легких форматов, а также привлекательного дизайна. Возможно, мы даже увидим закат эры носимых мобильных телефонов. Новые технологии интерфейсов могут сделать нас всех похожими на Джорди Ла Форжа, и мы станем рулевыми наших объединенных миров. Жребий брошен. Pokemon Go уже здесь. Наложение графики на смартфонах стало реальностью. Продажи систем ДР, ВР и VRD растут, а голосовая функциональность и искусственный интеллект внедряются во все мобильные устройства. В итоге различия между ДР и ВР, скорее всего, исчезнут, а устройства станут более единообразными и многофункциональными. Их обширные возможности по объединению естественного и синтетического видения заставят нас переосмыслить все – от социальных норм взаимодействия людей до того, как люди создают и перемещаются в частном и общественном пространствах.

Точно так же, как автомобиль Model T^[29] вытеснил конные экипажи, старые интерфейсы исчезнут раньше, чем мы предполагаем. В ближайшем будущем мы увидим множество новых возможностей. В частности, в образовании или в обучении без отрыва от производства ДР можно задействовать для облегчения восприятия материала: удаленные эксперты могут помогать местным специалистам, оснащенным устройствами дополненной реальности, выполнить задачу, которую те не смогли бы выполнить самостоятельно. В массовых открытых дистанционных курсах^[30] виртуальную реальность можно использовать, чтобы собрать учащихся с разных концов мира вместе в виртуальных классных комнатах. ВР может оживить уроки истории, например позволив ученикам принять участие в поездке Розы Паркс на автобусе в г. Монтгомери в штате Алабама в 1955 году^[31].

Точно так же ВР может повысить привлекательность повседневных дел. В 2016 году газета «Нью-Йорк таймс» выпустила ВР-видео «Битва за Фаллуджу» (The Fight for Falluja), в котором зритель может увидеть бой за освобождение сирийского города Фаллуджа от войск ИГИЛ глазами иракских военных. Удостоенный многих наград фильм «Беженцы» студии виртуальной реальности Scopic погружает зрителя в жизнь беженца, сбежавшего в Европу из раздираемой войной Сирии и не имеющего представления, что его ждет в будущем. ВР может применяться в прямых спортивных репортажах, создавая у пользователей ощущение присутствия на стадионе, а также для имитации посещения музеев и виртуальных магазинов и компаний.

ВР и ДР обладают огромным потенциалом для улучшения здоровья и самочувствия людей. ДР можно применять для помощи хирургам при проведении операций, например для создания объемного образа опухоли, которую нужно оперировать. ВР уже используется в больницах для сокращения использования обезболивающих средств во время хирургических вмешательств. Со временем ДР в связке с развитым искусственным интеллектом будет создавать у органов чувств человека иллюзию тех или иных объектов. Это позволит слепым ориентироваться и испытывать в ощущениях как реальный, так и виртуальный мир. Эксперименты с применением ВР для лечения посттравматических стрессовых расстройств показали перспективность этого подхода для восстановления пациентов за счет проживания заново травматического опыта в безопасной среде.

Мнение художника: будущее виртуально и заманчиво

Дрю Катаока (DrueKataoka), художник и технолог, компания DrueKataokaStudios, США

Посмотрите на Сикстинскую капеллу, одно из величайших творений человеческого гения, – она в одиночку изменила представление наших предков о том, что означает быть человеком. Дух Создателя, плывущий в небе, мощные, атлетические фигуры в излучающих силу позах и, конечно же, жесткое предупреждение о дне Страшного суда. Гений Микеланджело создал целую вселенную изображений, сообщений и эмоций, которые мы ощущаем и сегодня.

Но в не таком отдаленном будущем Леонардо и Микеланджело завтрашнего дня будут смотреть на Сикстинскую капеллу так, как художники Возрождения смотрели на наскальные рисунки в пещере Ласко – потрясающе, мощно, но все-таки как-то слишком двухмерно.

А все дело в появлении ВР – новой среды для творчества, социального общения и повседневной жизни, которая изменит абсолютно все, что мы делаем, настолько, что сейчас мы вряд ли сможем оценить масштаб возможных перемен. Но давайте все-таки попытаемся приподнять завесу будущего и с помощью наших слабых, близоруких и таких человеческих глаз и других органов чувств заглянуть в грядущие десятилетия.

ВР – это материализация мечты художников с доисторических времен: стать Господом Богом – создавать целые миры и вселенные, атом за атомом, пиксель за пикселем. Они мечтали строить миры, в которых можно жить, общаться, играть и, конечно же, творить. Миры, которые были бы такими поразительными и вдохновляющими, что смогли бы открыть новый уровень творчества и продуктивности человека. Миры, в которых любой другой человек, живой или мертвый, был бы доступен в мгновение ока или мысли (естественно, при обоюдном согласии). Миры, которые не просто видны глазу, но которые еще можно ощущать тактильно, обонять и слышать, то есть получать ощущение присутствия почти сверхъестественного масштаба.

Но не станем ли мы одинокими?

Некоторые спросят, не будет ли этот дивный новый мир виртуальной реальности унылым и одиноким, как одинок геймер, замкнувшийся в игре. Ничуть. Facebook – лидер по созданию VR. В корпорации считают виртуальную реальность будущим коммуникаций и социального взаимодействия. В Facebook представляют мир, в котором исчезнут расстояния и границы и люди смогут встречаться и объединяться намного удобнее, чем когда-либо ранее. Мир, где расстояние и отсутствие времени вряд ли смогут стать оправданием отказа встретить друга или родственника. В таком мире намного легче реализовать прямую демократию. Когда граждане и избиратели будут намного более информированы и вовлечены в процесс, воля людей будет отражена намного точнее, чем когда-либо раньше. Будущее ВР лежит в социальной сфере, и масштаб такой «социализации» огромен. В конце концов, в виртуальной реальности встреча членов семьи или одноклассников, собрание общественности и вечер свидания необязательно должны заканчиваться.

Это новый способ взаимно интересного общения.

А еще важнее то, что ВР открывает новые пути общения, которые раньше невозможно было себе представить. Вместо того чтобы говорить, как мы себя чувствуем, мы можем передать любимому человеку или коллеге всю полноту чувств с помощью 3D-изображений с эффектом присутствия и участием всех органов чувств. Это открывает совершенно новый мир эмпатии со всеми людьми с открытым сердцем и умом и может способствовать созданию лучшего, более сплоченного общества.

Мы также сможем не только легко понять чувства других, но ощутить себя в теле другого человека и пережить то, что ощущает он. Можно стать афроамериканцем или латиноамериканцем, геем или транссексуалом, полностью парализованным человеком, хасидом или ортодоксальным мусульманином. А затем можно вернуться к своей исходной личности, познав новое и отчасти изменившись. Через несколько лет вместо отправки «смайлика» мы сможем отправить файл с виртуальной средой с эффектом присутствия – тогда получатель сможет с помощью собственных органов чувств ощутить то, что чувствуете вы.

Разве это не похоже на мир из фильма «ВАЛЛ·И»^[32] компании Pixar?

Наверняка кто-то спросит: разве это не будет подавлять творчество? Что произойдет с нашим мозгом, если каждое изображение будет максимально четким, а звук и тактильные ощущения выверены до предела? Найдется ли здесь место воображению? Не станем ли мы пассивными, полностью удовлетворенными потребителями из того же фильма «ВАЛЛ·И»? На самом деле ВР сделает наше творчество намного более свободным, чем любой предыдущий опыт. Творчество порождается разнообразием. Самый страшный враг творчества – рутина. А что касается разнообразия, то ощущения в ВР будут совершенно не похожими на что-либо существовавшее ранее – и масштаб перемен будет не просто на порядок большим. Совсем не случайно, что большинство известных в истории творческих личностей путешествовали больше своих современников, посещая экзотические страны. Имея доступ к ВР, каждый сможет путешествовать по миру, достигая самых дальних уголков Вселенной и человеческого воображения. Кроме того, ВР – это не просто пассивное восприятие. Новые средства творчества позволят нам изменять свою среду намного больше и глубже, чем это возможно в «реальном мире», – как с физической, так и финансовой точки зрения. Буквально каждый станет художником и будет заинтересован в развитии и испытании возможностей своих способностей и воображения. Конечно, не каждый станет Микеланджело, но общий уровень творчества человека поднимется на невиданную ранее высоту.

Но готова ли к этому технология?

Современные устройства HTC Vive и Oculus Rift или Microsoft HoloLens по сравнению с будущим оборудованием ВР – все равно что старинный ПК Apple II по сравнению с современными супермощными игровыми компьютерами. Предстоит новый качественный скачок.

Это правда, однако важно то, что Vive, Rift и HoloLens впервые представляют собой жизнеспособный массовый товар, который начинает получать всеобщее признание. Да, они все еще дороги, не лишены недостатков и иногда громоздки, но в отличие от устройств ВР недавнего прошлого, для их обслуживания и, что более важно, для их использования не требуется целая команда инженеров. Эти два аспекта являются признаками начала революции. Медленно, но верно человечество втягивается в ВР-волну ускоренного развития сетевого эффекта: разработчики игр начинают создавать контент, Google Tilt Brush и Oculus Medium создают возможности для творчества и, как и в начале эры персональных вычислений, ранние пользователи, энтузиасты и умельцы работают в своих гаражах и подвалах в Северной и Южной Америках, Европе, Азии и на всех остальных континентах. И, как всегда бывает, когда действует сетевой эффект, каждый инженер, художник и пользователь делает платформу ВР еще мощнее и доступнее для использования всеми людьми. Мы находимся на самых начальных этапах экспоненциального роста. Изучая прототипы здесь, в Кремниевой долине, легко оценить, насколько новые массовые ВР-устройства станут меньше, мощнее, быстрее и понятнее. Не за горами то время, когда появится следующее поколение устройств высшего класса, поддерживающих новые каналы ощущений – осязание, обоняние и вкус. Со временем эти функции будут внедрены в более массовые устройства, а затем, с появлением интерфейсов «мозг-компьютер», откроются новые возможности. Будущее ВР не просто светлое – оно потрясающее. Революция начинается, но пока она незаметна.

У технологий ВР, ДР и СР есть определенные проблемы. Когда в 2013 году было выпущено устройство Google Glass, его посчитали нарушающим неприкосновенность личной жизни других людей. Непрерывно работающая камера нарушала неписаное общественное соглашение о том, что, прежде чем делать видео или снимки других людей, надо явно или неявно спросить их разрешения. Она также создавала неловкость, потому что направленная к собеседнику просьба опустить телефон с камерой более социально приемлема, чем требование снять очки. Успех устройств ВР и ДР будет зависеть от того, будут ли пересмотрены границы социально приемлемого. Но в случае создающей эффект присутствия виртуальной реальности это не такая серьезная проблема. На самом деле в недавно выпущенных очках Snapchat AR часть этих проблем была решена, и они пользовались громким успехом.

Есть и практические вопросы, а именно удобство, время работы от батареи и стоимость. Текущие цены являются слишком высокими даже для массового рынка развитых стран и недоступны для большинства населения Земли. Даже если у всех людей появится достаточно быстрый и надежный доступ к Интернету, чего нельзя сказать о более чем половине населения земного шара, то и тогда на повсеместное внедрение такой технологии потребуются годы. Эта технология далека от глобальной доступности.

ВР также поднимает вопрос неприкосновенности личной жизни. ВР-устройства могут узнавать очень много о том, как пользователи реагируют на те или иные воздействия, отслеживая движения глаз, положение головы или даже эмоциональное состояние человека. Эта информация может использоваться для влияния на поведение или даже для инкриминирования тех или иных преступлений или для причинения беспокойства человеку. ВР может стать социальной проблемой, усиливая изоляцию пользователей путем размещения их в полностью закрытых мирах, где они взаимодействуют с цифровыми аватарами, а не с реальными людьми. Злоупотребление ВР может увеличивать дистанцию между членами семьи и размывать социальные структуры.

Для предотвращения таких проблем следует разработать свод законов, которые предоставят больше прав гражданам, повысят уровень демократии и не позволят технологиям превратиться в средства манипулирования. Все заинтересованные лица должны принять участие в обсуждении вопроса о том, как направить развитие и развертывание ВР, ДР и СР, чтобы это не разрушало доверие, способность к сопереживанию и совместной работе.

В награжденном «Эмми» фильме виртуальной реальности Линетт Уоллворт (Lynette Wallworth) Столкновения (Collisions), Найэрри Морган (Nyarri Morgan), старик-абориген из пустыни на западе Австралии, сидит и смотрит видео Джулиуса Роберта Оппенгеймера (J. Robert Oppenheimer), американского физика-теоретика, руководившего созданием первых атомных бомб. Перед Найэрри было открыто много путей, пока в один прекрасный момент в 1950-е годы он не увидел собственными глазами грибовидное облако. В то время он посчитал это посланием богов. Но оказалось, что Великобритания проводила на его земле испытание атомной бомбы.

60 лет спустя после этого судьбоносного события Найэрри снова сидит под небом этой же пустыни и смотрит отображаемый с проектора на экран видеоролик, в котором Оппенгеймер говорит о самом первом ядерном испытании. Мрачно нахмуренный, он делится своим осознанием, цитируя бога Вишну: «Я – Смерть, великий разрушитель миров». Найэрри медленно подходит к экрану. Мы видим двух мужчин в одном кадре и в тот момент осознаем, как тесно переплетены их жизни, хотя находятся они в совершенно разных мирах.

Содержание и форма фильма «Столкновения», для которого Всемирный экономический форум стал и исполнительным продюсером, и инициатором мировой премьеры на ежегодном Давосском форуме в 2016 году, дают пищу для размышлений о том, насколько важны искусство и культура для фундаментального понимания нашей связи с техникой и куда эта связь движется на протяжении последнего столетия. В фильме используются последние достижения технологий виртуальной реальности для создания среды, подталкивающей к диалогу о непреднамеренных последствиях наших действий и, в данном случае, о нашем стремлении к техническому прогрессу. Цель фильма – вдохновить на размышления о желании или вере в то, что человек сможет отгадать все загадки, что все во Вселенной, по меткому выражению философа Хайдеггера, представляет собой всего лишь «холодный резерв» – инертный набор ресурсов, существующий для того, чтобы человек мог его использовать.

В фильме исследуется технологическая гордыня, а также то, как часто ее упускают из виду и, наверное, как никогда по-настоящему не оценивают ее масштаб. Как и предназначение античных трагедий, функция виртуальной реальности – показать, как мы ограничиваем мир собственным зашоренным взглядом. Античные греческие трагедии говорят нам, что бороться с природой бесполезно и что судьба на одну половину состоит из провидения, а на вторую – из наших собственных действий. Многие общества до нынешней эры воспринимали мир по-своему – как наполненный ощущениями и суждениями, такими же богатыми, плотными и ценными, как любой технологический анализ. Но в современную эпоху техника позволила сформировать образ мышления, ориентированный на упорядочение мира, и поддержала человека в его стремлении победить природу и контролировать свою судьбу.

Искусство, или, как называли его греки, техне^{184}, дает нам что-то еще. Оно дает нам каналы для выражения и критического разбора наших проектов, до того как представляемые ими ценности и направления реализуются в технологии. В этом смысле роль гуманитарных наук заключается не столько в прогнозировании будущего, сколько в предоставлении эмоциональных средств и средств познания, позволяющих представить себе будущее и добиться творческих достижений. В Четвертой промышленной революции способность понимать эмоции особенно важна для приобретения новых навыков и гибкости, чтобы осваивать неизвестное, чтобы надеяться на лучшее и одновременно быть начеку перед лицом перемен, чтобы проявлять изобретательность, реагируя на сложность окружающих нас систем, а также чтобы быть достаточно смиренным, чтобы понимать, что мы не в силах узнать все.

Возьмем, к примеру, портретные жизнеописания в арт-проекте Stranger Visions, представленном Хетер Дьюи-Хагборг (Heather Dewey-Hagborg) на ежегодной встрече Всемирного экономического форума в 2016 году. Для создания этой работы художник взяла ДНК с подобранных на улице окурков и жевательной резинки, выполнила сканирование генома и попыталась восстановить лицо человека с такой ДНК. Такие работы вызывают бесконечные дискуссии о нашей личности и широкой доступности генетического сканирования. Для полной готовности технологии потребуется еще несколько лет, но ее реализация стала осязаемой в этом арт-проекте.

Но что, если это не просто неоднозначное произведение искусства, что, если такой процесс станет реальностью? Инициативные группы в больших городах сейчас используют эту технологию для определения людей, которые мусорят, по их ДНК в найденном на улице мусоре, и предают их портреты публичной огласке. Это «пограничная область» технологии, в которой пока не выработаны четкие правила, а ценности и технологии движутся по двум параллельным путям и пока никак не синхронизованы. Искусство позволяет определить нашу эмоциональную реакцию на технологию до того, как мы увидим реальные ее последствия.

Через искусство и культуру мы вырабатываем у себя способность воспринимать и оценивать то, что отличается от нас. Мы ставим под сомнение и изменяем свой образ мышления и можем воспринять то, что поначалу казалось недопустимым. Искусство позволяет нам рассматривать различия не как угрозы, а как новые горизонты отношений между людьми, а это помогает вырабатывать эмпатию – способность понимать и разделять чувства других. Готовя себя к различным вариантам будущего, мы также становимся более стойкими и учимся противостоять тому, что кажется невозможным, и мыслить об этом как о реальности. Мы учимся подвергать сомнению основы собственных представлений о мире.

Фильм «Столкновения» жестко критикует тот взгляд, что задача технологии – управление миром. Фильм напоминает нам, что, хотя общепринятое представление о мире может восприниматься как что-то само собой разумеющееся, это не единственное представление, имеющее смысл. Через несколько недель после того, как Линетт Уоллворт представила фильм «Столкновения» членам австралийского парламента, парламент наконец впервые решил – после более чем полувековой дискуссии – включить в федеральный бюджет ассигнования на защиту здоровья людей, которые пострадали от испытаний Великобританией атомной бомбы в 1950-х годах. Этому решению помогло искусство. Но что, если бы Оппенгеймер и Найэрри встретились за много лет до ядерных испытаний? Могла бы эта встреча изменить ход истории?

Потребовалась созданная художником среда виртуальной реальности, чтобы создать у зрителей глубокий эффект присутствия в эмоциональном пространстве аборигенов. Здесь искусство техническими средствами предупреждает об опасности бездумной гонки за техническими достижениями и рабского следования технократическому образу мышления. Такие сложные отношения с техникой призывают к вдумчивому обсуждению того, как мы ее используем. Конечно, техника может уничтожить как наш физический мир, так и наше концептуальное знание о нем. Но в руках одухотворенных, творческих и ответственных людей искусство и технологии могут также стать средством передачи сопереживания и сближения между различными представлениями о мире. В рассказе об Оппенгеймере и Найэрри сталкиваются две культуры – в одной мир ценится как объект, который надо контролировать, а во второй мир представляется священным пространством. Отображение столкновения наших представлений и ожиданий – именно то место, где искусство обнаруживает мириады значений.

Основой Первой и Второй промышленных революций были преобразования в энергетике. Сначала это был переход к использованию энергии пара, а затем – к использованию электроэнергии. Сейчас, в начале Четвертой промышленной революции, энергетика находится на пороге нового исторического перехода: от ископаемых видов топлива к возобновляемым энергоресурсам. Экологически чистые энергетические технологии и более совершенные возможности аккумулирования энергии выходят из лабораторий на производство и завоевывают рынки. С учетом того, что широкая коалиция стран инвестирует средства в прорывные технологии, способные изменить ход истории (такие как термоядерный синтез), уже можно предвидеть контуры нового энергетического будущего.

Всеобщая доступность экологически чистых, доступных энергоресурсов положительно скажется на состоянии окружающей среды и в особенности на населении развивающихся стран, в которых системы электроснабжения не отличаются надежностью или вовсе отсутствуют. Кроме того, применение экологически рациональных энергетических технологий может снизить издержки для компаний и потребителей и преодолеть негативное воздействие на экологию, ставшее результатом промышленных загрязнений прошлого века. Однако, чтобы эти преобразования были успешными, потребуются международное сотрудничество, долгосрочный подход и многосторонний диалог о необходимости инвестиций в технологии и инфраструктуру. Неверные шаги могут помешать всеобщему прогрессу на пути к этому потенциально революционному достижению.

Многие технологии Четвертой промышленной революции, по всей видимости, имеют неоднозначные последствия. Наряду с обнадеживающими перспективами они могут вызывать социальное неравенство, безработицу, социальную разобщенность и вред для окружающей среды. Однако применительно к энергетическому сектору положение дел видится более оптимистичным. При условии надлежащего финансирования новые энергетические технологии могут привести к снижению цен, преодолению зависимости от ископаемых видов топлива, порожденной Первой промышленной революцией, и позволят создать экологически рациональное будущее для богатых и бедных, для городского и сельского населения.

Благодаря достижениям в области производства и распределения, достигнутым со времен Первой промышленной революции, человечество получило в свое распоряжение огромные запасы энергии. С помощью мышечных усилий человек способен вырабатывать мощность порядка 100 Вт. Этого достаточно для одной лампы накаливания. Спортсмены могут вырабатывать в три-четыре раза больше. Однако на каждого жителя планеты в среднем приходится мощность более 8000 Вт, а на каждого жителя некоторых развитых стран – более 35 000 Вт^{185}. Проблема состоит в том воздействии, которое топливо, сжигаемое для получения этой энергии, оказывает на экологию планеты. По оценкам Управления по энергетической информации США (US Energy Information Administration), к 2040 году общемировая потребность в энергии увеличится почти вдвое и достигнет 39 трлн кВт⋅ч. Большая часть этой потребности будет приходиться на развивающиеся страны, которые пока имеют слаборазвитую инфраструктуру^{186}.

Обеспокоенность по поводу климатических изменений нашла отражение в целях в области устойчивого развития (Sustainable Development Goals), сформулированных ООН, и уже подстегнула внедрение технологий возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергетика и ветроэнергетика. В 2015 году объем соответствующих инвестиций составил 265 млрд долл. (рис. 23), хотя в 2016 году имело место падение до уровня в 226 млрд долл^{187}. Росту инвестиций способствовало снижение цен на компоненты для солнечной и ветровой энергетики. В 2016 году доля возобновляемых источников в объемах нового производства электроэнергии впервые превысила 50 %, хотя все еще составляла лишь 10 % от общемирового объема производства электроэнергии. Чтобы удовлетворять растущие потребности в энергии, добиться снижения потребления традиционных видов топлива и замедлить климатические изменения, энергетическая отрасль нуждается в дальнейших инновациях.

Рисунок 23. Инвестиции в энергетические мощности за период с 2008 по 2016 г.

Источник: материалы Франкфуртской школы финансов и управления (Frankfurt School of Finance & Management) (2017 г.), на основе данных, представленных на рис. 25

Прогнозисты-оптимисты полагают, что прорывы в технологиях аккумулирования энергии помогут достичь целевых показателей. Однако такие технологии потребуют гораздо более значительного объема инвестиций. В связи с этим крайне важно сохранить ценовой ориентир в условиях продолжающегося падения цен на жидкие виды топлива. Сейчас объем инвестиций в научно-технические разработки в области возобновляемых источников энергии находится на уровне 8–9 млрд долл., что составляет примерно ¹/₂₇ от объема всех остальных инвестиционных расходов за 2017 год^{188}. Более желательным, согласно оценкам Кэмерона Хепберна (Cameron Hepburn), руководителя программы в области экономики устойчивого развития (Economics of Sustainability) института нового экономического мышления (Institute for New Economic Thinking) школы Оксфорд Мартин (Oxford Martin School), было бы соотношение, близкое к 1:1^{189}. При условии надлежащего финансирования новые технологии, такие как биологические батареи, энергоэффективные наноматериалы, модульные блоки аккумулирования энергии, работающие в составе энергосистем, искусственное преобразование биологических отходов и приливные энергетические установки, могут развиваться и дальше.

На разработки в энергетике также будут влиять и другие технологии Четвертой промышленной революции. Искусственный интеллект позволит обеспечить интеллектуальное управление электросетями, способствуя повышению эффективности и снижению издержек^{190}. Нанотехнологии, такие как углеродные нанотрубки и нанопористые пеноматериалы или гелеобразные субстанции, будут способствовать повышению эффективности и снижению потерь на всех этапах энергетического цикла, от поставщика до потребителя. Автоматизированные транспортные системы позволят повысить эффективность использования ресурсов за счет оптимизации маршрутов и энергопотребления, а биотехнология способна предложить такие инновации, как бактериальная инженерия и использование энергии фотосинтеза для создания биотопливных элементов^{191}.

Пожалуй, самой передовой является технология ядерного синтеза, которая – если она будет работать так, как предполагалось, – позволит в изобилии получать экологически чистую, неисчерпаемую и относительно недорогую энергию. Здесь целевым является 2035 год. К этому сроку, как рассчитывают 35 стран, участвующих в проекте, во Франции будет введен в эксплуатацию международный экспериментальный термоядерный реактор (International Thermonuclear Experimental Reactor, ITER), который станет самым совершенным из всех когда-либо созданных реакторов для ядерного синтеза^{192}. Ожидается, что его влияние на промышленные отрасли, экономику и геополитику будет грандиозным. И все же нельзя гарантировать, что эта огромная – объемом 18 млрд долл. – инвестиция в технологию ядерного синтеза будет успешной, поэтому диверсификация в разработке источников энергии представляется весьма разумной. Среди других набирающих силу разработок стоит отметить приливные энергетические установки и более экстравагантные идеи, такие как передача энергии с орбитальных солнечных электростанций при помощи микроволнового излучения^{193}.

Какими бы ни были будущие источники энергии, в приоритете также должна оставаться задача эффективного накопления энергии. В частности, поскольку солнечные и ветровые электростанции не могут вырабатывать энергию непрерывно, прогресс в технологиях аккумулирования энергии позволит значительно расширить масштаб применения возобновляемых источников энергии. Технологии аккумуляторов быстро совершенствуются, по крайней мере на лабораторном уровне, а в ближайшие 15–20 лет мы сможем увидеть дальнейшие инновации в области нанотехнологий^{194}. Снижение массы и габаритов аккумуляторных источников питания приведет к значительному росту привлекательности и практической полезности источников энергии с нерегулярной отдачей, а также позволит обеспечить электричеством еще 1,2 млрд людей, нуждающихся в нем.

Для того чтобы конкурировать со сложившимися геополитическими и экономическими структурами, образовавшимися вокруг таких отраслей, как нефтяная и газовая, необходимо выработать новые стимулы для сотрудничества в сфере экологически чистых источников энергии. Такие структуры настолько укоренились, что пересмотр сложившейся зависимости от ископаемых видов топлива может породить серьезные системные риски. Падение цен на нефть уже оказало глубокий экономический и социальный эффект на такие нефтедобывающие страны, как Венесуэла, Россия и Нигерия. Прорыв в технологиях аккумуляторных источников энергии, к примеру, может иметь серьезные геополитические последствия для региональной безопасности из-за своего воздействия на налоговые системы и уровень занятости.

Однако, учитывая угрозу климатических изменений, на эти риски необходимо идти. Китай начал активно инвестировать средства в снижение объемов выбросов углекислого газа, но на полноценное воплощение этих усилий потребуется время. Тем не менее в мире растет понимание того, что, если страны будут действовать сообща, технологии позволят ускорить переход к экономике с нулевым уровнем выбросов углекислого газа.

На самом деле самая большая проблема перехода на экологически чистые источники энергии состоит в том, что этот процесс идет слишком медленно. Прежние преобразования энергетических систем затрагивали науку, инфраструктуру, сферу нормативного регулирования и товарные экосистемы. Такие структуры складывались в течение многих поколений, поскольку внедрение материалоемких технологий требовало длительного времени. В условиях, когда рынок ставит краткосрочные цели, переход к экологически чистой энергетике, который требует общество, без поддержки со стороны государства будет идти медленнее. Хорошим примером здесь является Кремниевая долина, предприятия которой на протяжении последних 20 лет были важной движущей силой экономики. Это стало возможным благодаря государственным инвестициям, сделанным в 1960-е и 1970-е годы.

Помимо инвестиций, для достижения экологически рационального будущего также требуется диверсификация. К тому времени, когда термоядерный реактор ITER выйдет на свою пиковую мощность, возобновляемые источники энергии смогут обеспечивать до 50 % производства электроэнергии в Европе^{195}. Если следующие 20 лет технологии аккумулирования энергии будут устойчиво развиваться и продолжится инвестирование в инфраструктуру, мы будем уверенно двигаться в направлении экологической рациональности, даже если миллиардные инвестиции в ITER окажутся потраченными впустую. В производстве электроэнергии существуют и другие новаторские подходы, такие как использование потенциала международной кооперации и интеллектуальные сети, обеспечивающие интеграцию рынков и снижение энергозатрат за счет более эффективного распределения электроэнергии.

Перед нами по-прежнему стоят задачи перехода к технологиям возобновляемых источников энергии, снижения объемов вредных выбросов и повышения доступности энергии в развивающихся странах. Экологически чистое производство и распределение электроэнергии станут жизненно важной задачей для столетия, в котором общая численность населения достигнет ошеломляющей численности в 11 млрд человек^{196}.

Дэвид Виктор (DavidVictor), профессор Калифорнийского университета, Сан-Диего (UCSD), США

При модернизации любой экономики уровень ее электрификации возрастает. Как правило, в наиболее развитых экономиках почти половина получаемой первичной энергии преобразуется в электрический ток, после чего электроэнергия поступает конечным потребителям по линиям электропередачи. Поскольку потребность в повышении экологичности энергосистем возрастает, ожидается еще более значительный сдвиг в сторону электрической энергии.

По мере того как зависимость общества от электричества растет, возникает вопрос: будет ли энергосистема будущего по-прежнему оставаться такой, какой она была на протяжении прежних 100 лет? В современной энергосистеме крупные центральные электростанции и масса электрогенерирующих установок, использующих возобновляемые источники энергии, такие как парки ветряных электростанций, связаны с потребителями при помощи протяженных линий электропередачи и сложных распределительных сетей, которыми централизованно управляют энергетические компании и другие операторы. В таких энергосистемах задействованы самые крупные на планете машины. Станет ли энергосистема будущего децентрализованной системой, в которой частные потребители энергии будут одновременно и производителями?

Быстрые технологические изменения, характерные для Четвертой промышленной революции, в самом скором времени потребуют от нас выбора одной из этих конкурирующих концепций энергосистемы будущего. С одной стороны, значительное повышение эффективности центральных электростанций и протяженных линий электропередачи (к примеру, в Китае функционирует самая крупная в мире сеть линий электропередачи напряжением 1 млн В) делает централизованные энергосистемы более надежными и экономически эффективными. Еще более сильный интерес вызывает ряд технологий децентрализованного электроснабжения, которые идеально подходят для категории производителей-потребителей. Это, в частности, небольшие турбины и микроэнергетические установки, которые могут использоваться для энергоснабжения промышленных зданий и кампусов, а также еще более компактные тепловые насосы, способные с чрезвычайно высокой эффективностью обеспечивать тепло- и холодоснабжение.

Благодаря появлению недорогих датчиков, высокопроизводительных компьютеров и инструментов для анализа «больших данных», эти многочисленные децентрализованные системы получили возможность функционировать автономно, а потребители обрели больше свободы в отношении выбора нужных им услуг. Стоимость аккумуляторных систем, необходимых для локального накопления энергии и сглаживания пиков потребления, стремительно падает.

Хотя победители этого масштабного соперничества пока еще неизвестны, можно предположить, что технологии децентрализации имеют преимущество и что энергосистема будущего станет гораздо более децентрализованной, чем нынешняя. Хотя центральные электростанции по-прежнему будут играть определенную роль, энергокомпании сейчас внедряют технологии, которые позволят повысить уровень автоматизации и оперативности управления на местном уровне. Это даст возможность увеличить надежность, так что в случае отказа некоторых компонентов энергосистемы (что периодически случается после снежных бурь и других явлений) система местного управления сможет автоматически перестроить свою структуру и сохранить бесперебойное энергоснабжение. Инвестиции в микроэнергосистемы, как и во многие другие составляющие революции в структуре производителей-потребителей, стремительно растут. Некоторые регулирующие органы также принимают новые нормы, специально разработанные для того, чтобы уменьшать финансирование централизованных поставщиков в пользу местных поставщиков и систем управления. Одним из примеров такого подхода является концепция по реформированию энергетического сектора в штате Нью-Йорк («New York’s Reforming the Energy Vision»).

На вопрос, хороша ли такая децентрализация для энергосистемы, довольно трудно ответить. Теоретически децентрализация и более совершенное управление на местном уровне дадут возможность потребителям воспользоваться всеми преимуществами повышения надежности сетей. Расширение возможностей управления со стороны потребителей позволит высвободить рыночные силы, которые слабы или отсутствуют в сегодняшних электроэнергетических системах. Это связано с монополизмом во многих сферах и с тем, что энергосистемы зачастую управляются государственными предприятиями или коммунальными предприятиями, деятельность которых регулируется государством. Возможность микроэкономического регулирования применительно к энергетическим компаниям также может стать благом для директивных органов, которые стремятся направлять субсидии и другие пособия наиболее сильно нуждающимся потребителям. Это важный момент в свете решения задачи предоставления услуг по энергоснабжению всему населению Земли по доступной цене.

И все же, если говорить о мировых энергосистемах в целом, данная концепция остается в значительной мере лишь рабочей гипотезой. Многое может пойти не так. Плохо организованное децентрализованное управление может ухудшить стабильность энергосистем. До настоящего времени централизованные энергосистемы показали достаточную устойчивость к несанкционированным внешним вмешательствам (хакерским атакам), несмотря на ряд инцидентов, таких как взлом элементов энергосистемы Украины в конце 2015 года. Но более децентрализованная система управления может стать уязвимее для злоумышленников. Кроме того, для создания по-настоящему децентрализованной энергосистемы потребуются масштабные инвестиции, возможно еще более значительные, чем для централизованных систем. Чтобы эти инвестиции окупились, потребуются проверенные бизнес-модели и хорошее управление. Хотя децентрализация благоприятствует появлению более экологически чистых технологий, ряд экономически эффективных подходов к децентрализации не предполагает полного отказа от вредных выбросов.

В большинстве микроэнергосистем, к примеру, используются высокоэффективные энергоустановки, работающие на природном газе. Это экологически чистый вид топлива, но, принимая во внимание общемировую задачу свести к нулю выбросы парниковых газов, применение данного вида топлива должно быть резко сокращено (или оно должно быть заменено на безуглеродное).

Важно, чтобы потребители, энергетические компании и директивные органы ответственно отдали себе отчет в том, реальны ли преимущества децентрализации. Поскольку технологии меняются быстро, необходимо иметь возможность корректировать нормативно-правовые положения и соблюдать надлежащий баланс между централизованной и децентрализованной энергетическими системами.

Эта проблема особенно актуальна в ситуации, когда на регионы с высокими темпами роста приходится наивысшая доля общемировых потребностей в энергии (рис. 24). Для того чтобы принимать обоснованные решения в области построения физической инфраструктуры с такими сложными составляющими, как связь, системы управления, средства измерения и технического обслуживания, а также создавать интегрированные международные энергетические рынки, требуется долгосрочный подход, ориентированный на множество заинтересованных сторон. Чтобы ориентироваться на перспективу, нужно сосредоточиться на инвестициях в разработку технологии, полностью свободной от углеродистых соединений, а не поощрять формирование инфраструктуры с низким уровнем выбросов СО2, рассчитанной на ближайшие 20–30 лет.

Рисунок 24. Динамика изменений ВВП и спроса на энергию в некоторых странах и регионах за 2000–2014 гг.

Источник: материалы Франкфуртской школы финансов и управления (Frankfurt School of Finance & Management) (2017 г.), на основе данных, представленных на рис. 25

Как и для других актуальных глобальных проблем, необходима стойкая приверженность государств к договоренностям, учитывающим интересы множества различных кругов. Как отмечается в большинстве исследований, для того чтобы добиться значительного снижения уровня вредных выбросов, требуется строительство капиталоемких электрических сетей. История показывает, что частные компании и правительства готовы к масштабным инвестициям в электрические сети только в том случае, если у них есть уверенность в предсказуемости законодательной и нормативно-правовой базы. Для смягчения международных рисков требуется наличие соглашений, таких как инвестиционные договоры, и арбитражных механизмов, а также координация национальных энергетических законов с международными стандартами.

Как отмечается в докладе Всемирного экономического форума о глобальных рисках 2017 года (Global Risks Report 2017), новые технологии в энергетике занимают завидное место среди группы технологий, негативные последствия от которых считаются наименее вероятными. Одновременно с этим они удерживают второе место среди технологий, обещающих наибольшие выгоды. Если не использовать этот потенциал, это станет катастрофическим провалом в деле соблюдения принципа коллективной ответственности.

Пять ключевых идей

1. Четвертая промышленная революция может покончить с мировой зависимостью от ископаемых видов топлива и от процесса производства энергии, сопровождаемого выбросами парниковых газов, которая сложилась в результате предыдущих промышленных революций. Эта задача как никогда актуальна, поскольку по мере роста мирового населения и индустриализации экономики климатические изменения становятся все более заметными, а общемировой спрос на энергию к 2040 году, по прогнозам, удвоится.

2. Чтобы ускорить темпы роста и охватить большее число секторов экономики, необходимо продолжить переход к возобновляемым источникам энергии. Нужно уже сейчас делать долгосрочные инвестиции, чтобы воспользоваться их плодами в предстоящие десятилетия, в особенности это касается быстрорастущих регионов. Инвестиции в научные исследования в сфере возобновляемых источников энергии должны опережать затраты на внедрение. Вместе с достижениями технологий аккумулирования энергии это позволит удовлетворить растущий спрос на электроэнергию.

3. Исследуются новые технологии в энергетике – от использования энергии приливов до термоядерного синтеза, а также передовые материалы и нанотехнологии. Это позволит повысить эффективность и снизить потери энергии. Интеллектуальные сети, дополненные возможностями искусственного интеллекта, а также динамическое перераспределение электроэнергии и использование транспортных средств с аккумуляторным питанием создадут возможность обеспечить широкомасштабное повышение эффективности на всех уровнях.

4. Масштабный переход к возобновляемым источникам энергии порождает опасения для индустрии ископаемых видов топлива, а также создает угрозу для соответствующих давно сложившихся геополитических структур. В этой связи крайне важно организовать коллективное взаимодействие, направленное на смягчение социальных и политических последствий такого перехода.

5. Если мы хотим, чтобы правительства были готовы к долгосрочным инвестициям, требуется сотрудничество всех заинтересованных кругов и всеобщая стабильность. Предсказуемость законодательства и нормативно-правовых баз поможет обеспечить доверие к такому сотрудничеству.

Идея геоинженерии заключается в целенаправленном эффективном управлении поведением чрезвычайно сложной биосферы Земли. Многие ученые, однако, находят, что технологии, предназначенные для вмешательства в эту область, в лучшем случае являются незрелыми и небезопасными, а в худшем – несут угрозу существованию человечества и могут иметь непредсказуемые и неконтролируемые последствия.

Эту главу не стоит рассматривать как попытку узаконить геоинженерию как практическую методику. Попытки масштабных вмешательств в столь сложную систему, какой является природная среда, будь то намеренное выведение новых биологических видов или уничтожение значительных площадей лесов, часто заканчивались катастрофами. Авторы чрезвычайно озабочены неспособностью прогнозировать так называемые трофические каскадные эффекты и управлять их последствиями.

Тем не менее для борьбы с различными глобальными проблемами, от загрязнения воздуха и засух до глобального потепления, предлагаются именно технологические вмешательства. Так, одно из предложений состоит в том, чтобы разместить в стратосфере гигантские зеркала для преломления солнечных лучей, распылять в атмосфере химические вещества для увеличения количества осадков, использовать машины большой мощности для удаления из воздуха диоксида углерода.

Технологические вмешательства в такие системы возможны, но, учитывая наше ограниченное понимание возможных последствий, такие действия могут нанести нашему миру непоправимый ущерб. Таким образом, геоинженерия – это достаточно противоречивая тема, которая требует создания новых регулирующих структур и вдумчивого изучения целесообразности любых действий, которые могут повлиять на ресурсы природной среды Земли. Это заставляет нас посвятить данной теме отдельную главу.

В широком смысле геоинженерия – это намеренные вмешательства в природные системы планеты. Некоторые многообещающие направления ее применения: изменение структуры выпадения осадков, создание искусственных источников солнечного света и изменение биосферы при помощи биотехнологий. Однако большинство обсуждений геоинженерии сосредоточено вокруг задачи противодействия изменению климата. Концепция геоинженерии аналогична понятию «терраформирование» (terraforming), которое означает колонизацию человечеством других планет. К примеру, этот термин часто упоминается в дискуссиях в духе научной фантастики об изменении состава атмосферы Марса, чтобы она стала пригодной для долговременного проживания людей.

Хотя методики климатической геоинженерии на настоящий момент по большей части являются теоретическими, они предлагают ответные меры для сдерживания эмиссии парниковых газов в биосферу (рис. 25). К таким мерам относятся ограничение выбросов диоксида углерода, насыщение океана питательными веществами (удобрение океана), строительство искусственных островов и создание природных систем поглощения диоксида углерода за счет широкомасштабной высадки зеленых насаждений (рис. 26). В последнее время стали предлагаться различные методики для снижения температуры на планете. Их можно разделить на две категории: методики для удаления из атмосферы диоксида углерода, направленные на устранение основной причины изменения климата, и методики управления солнечной радиацией с целью отражения части солнечного излучения обратно в космос, что позволит временно ограничить рост температуры. Некоторые рассматриваемые технологии (например, гигантские зеркала и распыление аэрозолей в атмосфере) основаны на идеях, предлагаемых уже давно, однако в настоящее время задумываются и о новых подходах, в которых находит применение ряд технологий Четвертой промышленной революции (например, использование наночастиц и других передовых материалов).

Рисунок 25. Геоинженерия как прямое вмешательство в климатическую систему

Источник: Keith (2002)

Сторонники геоинженерии утверждают, что можно нейтрализовать накопленные за несколько веков загрязнения окружающей среды и экологический ущерб, нанесенный Первой промышленной революцией. Забывая, что история повторяется, они стоят на том, что потенциальные преимущества от снижения угроз для климата и возможность выиграть время для решения проблем эмиссии углекислого газа перевешивают риски появления дальнейших побочных эффектов. Более осмотрительные эксперты считают, что, с учетом ограниченности современных научных знаний, потенциальные негативные побочные эффекты слишком непредсказуемы, а риски неясны. Они указывают на пугающие эффекты домино, которые имели место после естественных нарушений в радиационном балансе Земли. К примеру, в результате извержения вулкана Тамбора в Индонезии, которое произошло в 1815 году, следующий 1816 год в Европе стал «годом без лета», что привело к неурожаю, голоду и болезням.

В любом случае, геоинженерия не должна всерьез рассматриваться как панацея. Чтобы добиться стабильности климата, экономическая и социальная системы Четвертой промышленной революции должны обеспечить достижение нулевой эмиссии соединений углерода, т. е. значительного сокращения общего объема выбросов и противодействия всем остальным загрязнениям за счет удаления диоксида углерода. Достижение этих целей невозможно при условии чисто технического подхода, хотя для решения соответствующих задач потребуются новые технологии и регулятивные меры. В этой связи некоторые поборники геоинженерии полагают, что правящие круги должны сочетать обе эти стратегии, чтобы не допустить еще более тяжких последствий изменения климата.

Геоинженерия теоретически может принести выгоду для некоторых регионов, но при этом вызывать разрушения, засуху или наводнения в других^{197}. Такой сценарий поднимает важные вопросы относительно того, как продвигаться вперед, как соблюсти баланс между приобретениями и издержками и как компенсировать ущерб пострадавшему населению. Сторонники геоинженерии подчеркивают необходимость слаженной межправительственной рамочной структуры регулирования, которая направляла бы процессы исследования и принятия решений для любого случая потенциального внедрения. Несмотря на то что есть общее видение необходимости глобального сотрудничества, на настоящий момент имеются лишь ограниченные элементы такой системы руководства. Параллельно с разработкой собственно технологий необходимо создать полноценную рамочную инфраструктуру, поскольку внедрение технологий без хорошо налаженного межправительственного сотрудничества грозит потенциальными рисками общественным благам.

Янош Паштор (Janos Pasztor), исполнительный директор организации Carnegie Climate Geoengineering Governance Initiative (Инициатива Совета Карнеги по управлению климатической геоинженерией), утверждает, что при отсутствии многосторонних соглашений существует риск, что небольшая группа стран, одна страна, крупная компания или даже состоятельное частное лицо могут предпринять односторонние действия в области климатической геоинженерии^{198}. Те, кому не понравятся такие действия и их последствия, могут предпринять ответные меры по изменению климата, что приведет к геотехнологической гонке вооружений^{199}. Поскольку развивающиеся страны обладают меньшими ресурсами для изменения климата, может создаться плачевная ситуация, когда население стран, на которых климатические изменения сказались наиболее сильно, окажется беззащитным перед лицом дальнейших экологических потрясений.

Потенциал климатической геоинженерии уже давно является предметом обсуждений в научном сообществе, однако для политических кругов это относительно новая тема. В 2013 году данный вопрос нашел отражение в резюме для политиков Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) (Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)^{200}. Недавно научные консультанты программы по исследованию глобальных изменений (US Global Change Research Program) убедили Конгресс США выделить средства на общегосударственные исследования в области геоинженерии^{201}. В апреле 2017 года Гарвардский университет запустил самую большую и всеобъемлющую на сегодня программу исследований в области геоинженерии. Проект стоимостью 20 млн долл. призван установить, можно ли при помощи технологий воспроизвести эффект охлаждения атмосферы, который имеет место при вулканических извержениях^{202}.

Рисунок 26. Подходы к климатической геоинженерии с разбивкой по категориям

Источник: Keith (2002)

* Вызванные деятельностью человека. – Прим. ред.

** Коэффициент отражения поверхности. – Прим. ред

Задачи регулирования, возникающие применительно к предлагаемым геоинженерным методикам, имеют самый широкий спектр, от вопросов контроля и принятия решений до обеспечения эффективного участия всех затрагиваемых сообществ. В современной архитектуре мирового регулирования только Генеральная Ассамблея ООН обладает законным правом предоставлять соответствующим профессиональным международным организациям полномочия на создание рамочной системы руководства и регулирования^{203}. Наличие такого мандата является столь же обязательным, как и для миротворческих миссий или для контроля за распространением ядерного оружия. Впрочем, существуют возможности для выработки иных, возможно, лучших подходов, позволяющих охватить все соответствующие заинтересованные стороны.

Любой механизм регулирования, ориентированный на соблюдение интересов множества сторон, должен учитывать следующие вопросы:

• Не слишком ли велика неопределенность в отношении методик геоинженерии, чтобы приступать к их практическому внедрению?

• Как соблюсти баланс между присущими геоинженерии рисками и благоприятными перспективами, с одной стороны, и разнообразными методиками смягчения последствий изменения климата, с другой стороны?

• Какие варианты международного сотрудничества, мандаты, ограничения и директивные указания потребуются в области геоинженерных исследований, чтобы перейти от компьютерного моделирования и анализа различных сценариев в лабораторных условиях к практическим экспериментам в природной среде?

• Как найти баланс между необходимостью снижения общемировой температуры и разнородными региональными и локальными последствиями, которые будут усиливать остроту этических проблем, возникающих между странами и поколениями, и затрагивать аспекты соблюдения справедливости и прав человека?

• Как соблюсти баланс между необходимостью демократического контроля и необходимостью гибко адаптироваться к геополитическим изменениям на протяжении десятилетий, если принимать во внимание, что мероприятия геоинженерии ориентированы на долгосрочные цели, а любое решение относительно ввода в действие геоинженерных технологий должно указывать, каким образом будут регулироваться последующие решения по их изменению или приостановке (например, если методики по управлению солнечной радиацией уже начали применяться, отказ от них приведет ли к быстрому росту температуры)?

Этические дилеммы подчинения природы

Уэнделл Уоллак, научный сотрудник междисциплинарного центра по биоэтике Йельского университета, США

Различные подходы к климатической геоинженерии порождают множество этических, экологических, политических и экономических дилемм. Существуют компромиссы и риски. Глобальное изменение климата можно замедлить, если потребности в энергии будут удовлетворяться при помощи экологически чистых, эффективных и возобновляемых энергоресурсов. Спрос на энергию, источники энергии, глобальное изменение климата и тенденция обращаться к геоинженерным методикам воздействия на климат тесно связаны между собой.

Чтобы хотя бы частично смягчить нарастающее с каждым годом глобальное потепление, необходимо в массовом порядке вводить в действие менее спорные инструменты управления климатом, такие как переработка отходов, посадка лесов для поглощения углекислого газа из атмосферы или окрашивание крыш домов в белый цвет для отражения солнечного света обратно в атмосферу. Некоторые технологические методы, такие как рассеивание сульфатных соединений или наночастиц в верхних слоях атмосферы, гипотетически более опасны, чем та проблема, которую они изначально призваны решить. Кроме того, сторонники сохранения природы и экологически чистой энергии озабочены тем, что иллюзия действенности каких-либо технологических мер против глобального изменения климата может подорвать стремление внести необходимые, но нелегкие поправки в поведение человечества или ослабить политическую волю к использованию экологически чистых источников энергии.

Если мы хотим добиться чего-то большего, нежели краткосрочных местных эффектов, все стратегии, нацеленные на решение проблемы глобального изменения климата, требуют широкомасштабных вмешательств. Даже массовое восстановление лесонасаждений не может возместить ежегодно продолжающуюся вырубку лесов в Амазонии и в других местах мира. Можно построить специальные высокие башни, которые высасывают углекислый газ из атмосферы и изолируют его, но это не даст быстрого эффекта или весомого результата. Масштабное внедрение такого способа удаления диоксида углерода может оказаться еще более дорогостоящим, чем экономические издержки, связанные с соблюдением строгих мер по сокращению выбросов парниковых газов в атмосферу.

Постоянное, из года в год, насыщение верхних слоев атмосферы частицами сульфатных соединений или специально разработанными наночастицами кажется относительно недорогим способом сокращения количества солнечного света, достигающего земной поверхности. Компьютерные модели демонстрируют, что данная форма управления солнечной радиацией позволит снизить ежегодное повышение температуры, имеющее место при глобальном потеплении, на целых 50 %. Это не решит проблему глобального потепления, хотя поможет замедлить темпы его роста. Но не приведет ли постоянное насыщение стратосферы к таким нарушениям климатических условий, которые будут еще более разрушительными, чем глобальное потепление, которое предполагалось подобным способом приостановить? Это нам неизвестно. Без надлежащих тщательных исследований невозможно установить, повлечет ли насыщение стратосферы непредвиденные последствия. Даже экспериментов малого масштаба может оказаться недостаточно, чтобы полностью выявить сложные взаимосвязи между различными слоями атмосферы. Сложные системы могут проявлять себя в непредсказуемых, а порой и разрушительных действиях.

Принимая во внимание политическую деликатность геоинженерных экспериментов, ученые с полным основанием воздерживаются от продвижения этой темы без выработки необходимых международных соглашений. Однако очень сложно достичь договоренности относительно создания международной структуры регулирования, которая бы определяла, какие эксперименты допустимы в природной среде. В отсутствие эффективного международного надзора государства политические силы, не признающие международные нормы, могут начать реализовывать свои собственные геоинженерные проекты для удовлетворения краткосрочных потребностей, игнорируя долгосрочные последствия своих действий. К примеру, учитывая простоту методики насыщения атмосферы особыми химическими соединениями, можно предположить, что одна страна решит применить этот метод для изменения местного климата, не думая о его влиянии на погоду в соседних регионах. Действительно, поскольку климат становится все более важной проблемой, страна может посчитать необходимым действовать самостоятельно в интересах своих граждан.

Некоторые геофизики и экологи выступают против испытаний геоинженерных стратегий. Они отмечают три основные проблемы, связанные с разрешением проводить геоинженерные исследования. Во-первых, инвестиции в геоинженерию будут отвлекать ресурсы от экологически обоснованных подходов, таких как меры по охране окружающей среды и разработке чистых источников энергии. Во-вторых, коллективы исследователей могут превратиться в заинтересованные группы, отстаивающие внедрение любых технологий, которые они разрабатывают. В-третьих, геоинженерия может ознаменовать собой «конец естественной сущности природы». Как только страны и регионы начнут напрямую манипулировать погодными условиями, беспрестанное давление и настоятельная потребность воздействовать на погоду как для местных, так и для глобальных нужд станет постоянным явлением.

Учитывая наше ограниченное понимание климатологии, любые попытки изменения климата при помощи методик геоинженерии могут привести к ряду непродуманных и потенциально катастрофических экспериментов. Когда-то контроль над природой был лишь мечтой ученых, но постепенно эта мечта превратилась в предмет недостаточно обоснованных устремлений. Даже если предположить, что успешное управление погодой является вполне достижимой целью, урегулировать конкурирующие потребности различных регионов и стран будет чрезвычайно сложно.

Пять ключевых идей

1. Геоинженерия – это широкомасштабное вмешательство в природные системы планеты. В большинстве случаев, однако, под этим термином понимаются технологические вмешательства (пока еще теоретические), нацеленные на сокращение эмиссии парниковых газов или изменение атмосферных процессов для борьбы с изменением климата.

2. Многие ученые утверждают, что при нынешнем уровне научных знаний вмешательство в климатические системы является опасным и безответственным, в то время как сторонники геоинженерии видят в нем возможность нейтрализовать воздействие человека на климат и окружающую среду, складывавшееся на протяжении столетий.

3. Для того чтобы добиться стабильного климата, т. е. нулевой эмиссии загрязнений, необходимо сократить общий объем выбросов и противодействовать выделениям диоксида углерода. Этой цели нельзя достичь оперативными технологическими мерами, однако технология должна играть важную роль в решении данной проблемы.

4. Любые ответственные шаги в области геоинженерии требуют создания рамочной инфраструктуры для глобального межправительственного сотрудничества. На сегодня существуют лишь ограниченные элементы такой инфраструктуры, а без нее риски для общественных благ становятся заметно выше.

5. Геоинженерия – это новый предмет обсуждения в политических кругах. Это направление очень слабо финансируется, по этой теме ведется мало активной экспериментальной работы. При организации управления этой группой технологий следует учитывать обширный спектр проблем, от полномочий на внедрение технологий до выбора менее рискованных альтернатив вмешательствам, имеющим общемировые последствия.

Велика вероятность, что к 2030 году мы увидим всплеск развития технологий, связанных с освоением космоса. Крупные достижения в области аэрокосмических технологий, астрономических наблюдений, разработки микроспутников, наноматериалов, 3D-печати, робототехники и машинного видения обещают беспрецедентные возможности для исследований, множество научных открытий и большую экономическую отдачу. Извлекать выгоду из того, что происходит за пределами атмосферы, смогут и развитые, и развивающиеся страны. Исследовательские и коммерческие организации будут получать огромные объемы данных, ведущие к появлению совершенно новых способов создания и обмена ценностей. Новые научные знания ускорят прогресс и усилят экологическую восприимчивость, а огромный потенциал коммерческого использования ресурсов, добытых в космосе, изменит промышленную торговлю будущего. Однако всему этому может помешать отсутствие международных соглашений в таких вопросах, как управление космическим трафиком, устранение орбитального мусора, космическая добыча ресурсов и общие нормы поведения в космическом пространстве.

Четвертая промышленная революция сделает космос доступнее. Коммерческие компании, такие как SpaceX и Blue Origin, стремятся значительно снизить стоимость космических полетов, упростив выход на орбиту. Аэрокосмическая компания BAE Systems инвестировала более 20 млн фунтов стерлингов в компанию Reaction Engine, разрабатывающую технологию SABRE (Synergetic Air-Breathing Rocket Engine, синергетический воздушно-реактивный ракетный двигатель), которая позволит летательным аппаратам совершать выходы на низкую околоземную орбиту с непосредственным возвращением на Землю, не требуя специальных посадочных полос и космодромов^{204}. НАСА стремится отправить людей в космос, на Луну и Марс, и SpaceX разделяет это стремление. Новое поколение первопроходцев ждет начала эпохи космического туризма и разработки недр астероидов и ищет пути расширения космического сектора глобальной экономики. Добавим сюда улучшенные возможности телескопов и спутников, как наземных, так и космических, и получим новый взгляд на роль космоса во всех аспектах нашей жизни, от инноваций до взглядов на мир.

В следующие несколько десятилетий добыча производственных ресурсов в космосе может стать реальностью, оправдав ожидания первых инвесторов в коммерциализацию космоса. Кроме того, повышенная доступность космоса приведет к появлению новых индустрий, таких как космические путешествия, очистка орбиты от мусора и разработка платформ виртуальной реальности для «посещения» объектов Солнечной системы. Все эти сценарии помогут снизить нагрузку на земные ресурсы и предотвратить их истощение. Потенциал этой области объясняет, почему инвестиционные компании в одном только 2015 году вложили 1,8 млрд долл. в стартапы, связанные с коммерческим освоением космоса^{205}. Эти инвестиции относятся не только к полетам людей в космос, хотя космический туризм будет пользоваться большим спросом, если туры будут предлагаться по разумной цене. Кроме того, для разработки и производства космических скафандров требуются новые и улучшенные материалы^{206}, для защиты от солнечной радиации предлагается использовать наноматериалы^{207}, а многие новые космические технологии будут получать и использовать данные, позволяющие преобразовать жизнь на Земле.

Затраты, необходимые для производства любых космических технологий, кроме самых передовых, постоянно снижаются. Даже спутники становятся все меньше, а их запуск обходится дешевле. Более доступные данные спутниковой съемки помогут следить за урожаями, дикой природой, численностью населения, цепочками поставок и развитием городов. Сами спутники покроют планету сетями связи, к которым можно будет подключить более четырех миллиардов человек, у которых все еще нет доступа к Интернету. Необходимы новые подходы к управлению нашими действиями и окружающей средой, такие как применение искусственного интеллекта и новых вычислительных технологий для обработки экзабайтов полученных данных – с этой задачей современные компьютеры не могут эффективно справляться. Чтобы человечество смогло получать максимум выгоды от использования этих технологий, потребуются совместные и добросовестные усилия заинтересованных сторон по всему миру.

Например, возможность использовать собранные по всему миру данные для повышения эффективности энергетических и транспортных систем поможет решать проблемы мирового уровня, такие как уменьшение выбросов вредных веществ, оптимальное распределение энергии и ее передача с меньшими потерями. В настоящее время несколько молодых инновационных компаний используют алгоритмы машинного видения для анализа спутниковых снимков и получения информации, полезной для торговли, сельского хозяйства, разработки инфраструктуры и других практических применений. Такие аналитические средства окажут большую помощь тем, кому необходимо принимать решения на основе анализа социальных и экологических данных. Если добавить сюда научные знания, полученные с помощью исследовательских зондов, телескопов, полетов в дальний космос беспилотных, а возможно, и пилотируемых аппаратов, то окажется, что мы стоим на пороге новой эры, в которой понимание места человека на Земле и в космосе будет совершенно иным.

Несмотря на такой потенциал, в докладе о глобальных рисках в 2017 году (GlobalRisksReport2017), представленном на Всемирном экономическом форуме, говорится, что освоение космоса представляется менее выгодным по сравнению с развитием других технологических областей. Это может показаться странным, с учетом того, что для создания спутников, исследования космоса, моделирования климата, развития аэронавтики и наук о Земле требуются передовые технологии и оборудование, не говоря уже об исследовательских задачах, для выполнения которых затеваются такие амбициозные проекты. Однако на это можно посмотреть и с другой точки зрения: необходимы годы многостороннего сотрудничества, чтобы получить результат от инвестиций в технологии, позволяющие активно использовать орбиту нашей планеты для выполнения задач, кажущихся фантастическими и выходящих за пределы понимания большинства людей, если кто-то вообще о них думает.

Вера людей в развертывание технологий в космосе хорошо обоснована. Кроме того, космические технологии представляют собой объединение передовых материалов, вычислительных и энергетических технологий – а все эти технологии занимают верхние места на шкале полезности, представленной в прошлогоднем отчете о глобальных рисках. Стремление к открытиям и получению новых конкурентных преимуществ создаст новые возможности для экономики и общества. Может оказаться, что к 2030 году мы не сможем планировать космические путешествия. Но, возможно, мы сможем управлять планетоходами или орбитальными дронами с помощью устройств виртуальной реальности. Космические технологии уже предоставляют связь почти половине населения планеты и вскоре смогут повсеместно обеспечивать общедоступные возможности коммуникации.

Эллен Стофен (EllenStofan), старший научный специалист НАСА (2013–2016 гг.), почетный профессор Центра исследования опасных явлений Университетского колледжа Лондона, Великобритания

Со времени запуска Международной космической станции (МКС) на ней проведено и еще проводится более 1,9 тыс. исследований в различных областях, включая здоровье человека. На МКС имеется несколько многоцелевых лабораторий с уникальным оборудованием, позволяющим проводить исследования в условиях невесомости. Микрогравитация вызывает в человеческом организме много уникальных биологических эффектов, например изменяет иммунную и сердечно-сосудистую системы, уменьшает плотность костей, ведет к потере мышечной массы и ухудшению зрения. Эти воздействия заставили ученых искать способы уменьшения рисков и расширили наши знания о многих проблемах со здоровьем, с которыми мы сталкиваемся на Земле.

Результаты исследований, ведущихся на МКС, продолжают оказывать влияние на методы и технологии, применяемые во многих областях медицины. Выяснилось, что прием препаратов, относящихся к классу бисфосфонатов, здоровое питание и регулярные физические упражнения позволяют сократить потерю костной массы. Плазма, легко поддающаяся изучению в условиях микрогравитации, помогает заживлять раны и бороться с раком, ускоряя инактивацию опухолей. Текущие исследования роста высококачественных белковых кристаллов в условиях микрогравитации могут привести к открытию более эффективных методов лечения мышечной дистрофии Дюшенна. Это лишь несколько примеров работ, ведущихся на высоте более 200 миль (320 км) над Землей.

Многие из исследований в области человеческого здоровья, ведущихся на МКС международными группами ученых, дали важные результаты и позволили создать новые технологии. Отметим лишь некоторые из разработанных устройств и технологий для спасения жизней, с большим успехом применяющиеся по всему миру: ультразвуковой сканер нового поколения, в настоящее время использующийся на МКС и в отдаленных уголках Земли для быстрого и точного установления диагноза у травмированных или больных людей; портативный прибор NIOX MINO для мониторинга астмы и предотвращения будущих приступов; усовершенствованная технология обнаружения иммунных изменений и остеопороза на ранних стадиях; и даже технологии, изначально не предназначавшиеся для медицинских целей, такие как neuroArm. С помощью роботизированной хирургической системы neuroArm, разработанной с использованием тех же материалов и методов, что и роботизированные манипуляторы Canadarm, применяемые на МКС для перемещения грузов и обслуживания, врачи теперь могут выполнять операции на мозге, в то время как пациенты находятся внутри магнитно-резонансного томографа.

Кроме подготовки полета на Марс, специалисты НАСА сотрудничают с другими правительственными агентствами и частными компаниями, занимающимися поиском методов лечения рака в рамках инициативы правительства США Cancer Moonshot.

Ученые обсуждают возможности изменения иммунной системы, позволяющие лучше понять, как предотвращать заболевания и ускорять их обнаружение и лечение. В поисках способов защиты людей от радиации в космосе исследователи из НАСА разработали технологию, помогающую изучать альтернативные методы лечения рака, – радиотерапию пучками элементарных частиц, при которой опухолевые клетки получают определенную дозу радиации с меньшим ущербом для окружающих здоровых клеток. Это не новая область для НАСА – исследования в области разработки микрокапсул на МКС позволили продвинуться в лечении рака и создать новую технологию производства уникальных микрошариков, содержащих лекарственные препараты, высвобождающиеся через 12–14 дней после попадания в организм.

Благодаря исследованиям, ведущимся на низкой околоземной орбите, мы далеко продвинулись в понимании функционирования человеческого тела на Земле и в условиях микрогравитации, но впереди еще много работы. Чем дольше будет длиться космический полет, тем больше проблем со здоровьем возникнет у людей, и мы должны продолжать искать решения этих проблем совместными усилиями. По мере того как мы раздвигаем границы, появляются новые идеи и партнерские отношения, позволяющие проводить новые исследования и создавать космические технологии во благо всего человечества.

Человеческое общество получило от космических технологий огромную пользу. Спутники позволяют синхронизировать работу международных финансовых сетей, вести мониторинг земного климата, экологически рационально управлять природными ресурсами, поддерживать работу жизненно важных служб и образовательных организаций в отдаленных населенных пунктах, предупреждать о природных катастрофах. Однако космический сектор, как и многие другие, находится на пике крупнейших изменений, вызванных техническим прогрессом. Эти изменения обещают еще больше преимуществ для общества, но лишь при условии решения ряда важных вопросов.

Освоение космоса часто считают передним краем технического прогресса, но в действительности все гораздо сложнее. Огромные правительственные инвестиции в начале космической эры, в 1950-х и 1960-х годах, позволили получить множество научных открытий и инноваций. Сопутствующие технологии положили начало многим отраслям промышленности, включая производство микрочипов и разработку программного обеспечения. Однако высокая стоимость космических запусков и суровые условия космической среды повысили требования к надежности и функциональности, что ограничило инновации и создало очень высокие барьеры для входа в эту область.

Сегодня в космическом секторе появляется множество инноваций, но большинство из них связано с достижениями в других секторах. Например, индустрии микрочипов и программного обеспечения, развившиеся во многом благодаря космической гонке, стали самостоятельными и теперь возвращают «долг» космической индустрии. Производственная инфраструктура, дающая миру смартфоны, ноутбуки и другие вычислительные устройства, позволяет разрабатывать новое поколение более интеллектуальных, быстрых и дешевых спутников и компонентов космических ракет. Облачные вычисления сделали доступными средства обработки и хранения данных – основного продукта работы большинства спутников. Новые технологии, такие как 3D-печать, передовая робототехника и искусственный интеллект, тоже вносят свой вклад в устранение барьеров для производства спутников и раздвижение границ их возможностей. Например, компания Made in Space продемонстрировала возможности 3D-печати на МКС, а компания NovaWurks разрабатывает модульные компоненты спутников, которые могут самостоятельно собираться или изменять свою конфигурацию прямо на орбите.

К преимуществам, предоставляемым другими технологиями, относится также обеспечение финансами и рабочей силой. Технический мир переживает наплыв венчурных инвесторов, которые ищут многообещающие возможности вложения средств, и молодых высококвалифицированных инженеров, желающих решать новые интересные задачи. Многие инвесторы и инженеры выросли, мечтая о космосе, наблюдая за космонавтами или увлекаясь научной фантастикой. Эти целеустремленные специалисты обретают новый интерес, внося вклад в развитие космических технологий. Например, компания Planet – один из стартапов Кремниевой долины, учрежденный бывшими инженерами НАСА, – активно привлекает из ИТ-сообщества талантливых специалистов по программной и аппаратной инженерии.

Результатом такого притока технологий, капитала и людей становятся глубокие изменения и инновации в космическом секторе. Традиционные способы применения космических технологий, такие как удаленное зондирование, коммуникации, точная навигация и временнáя привязка, становятся еще более эффективными. Стоимость проектирования, производства, запуска и обслуживания спутников уменьшается, как и расходы на хранение, обработку и структурирование полученных с помощью этих спутников данных. Одновременно с этим появляются новые возможности, включая более дешевые способы запуска спутников, планы по их производству и обслуживанию прямо в космосе, средства доставки на орбиту грузов и новых компонентов, расширяющих возможности космических аппаратов. И даже добыча в недрах астероидов воды и ценных минералов уже в пределах возможного (рис. 27).

Рисунок 27. Новые компании для полетов в космос и их цели

Источник: НАСА (2014)

Несмотря на все это, изменения в космическом секторе усложняют некоторые существующие проблемы и создают новые. Значительное снижение порога вхождения позволяет государствам и частным компаниям запускать свои космические программы, а технологические достижения на порядки увеличивают число запускаемых спутников. Сегодня более 70 стран владеют или управляют спутниками на земной орбите; недавно в этот список добавились Ирак, Уругвай, Туркменистан и Лаос. В следующие десять лет планируется запуск около 12 тыс. новых коммерческих спутников для широкополосного доступа к Интернету и выполнения других задач. В результате этого усиливается загроможденность орбиты, затрудняющая слежение за космическим трафиком, управление орбитальными аппаратами и предотвращение их столкновений. Радиочастотный диапазон электромагнитного спектра тоже становится все более загруженным по мере того, как растут потребности космических и наземных служб в передаче сигналов. К тому же космическое пространство все чаще используется для решения военных задач и обеспечения национальной безопасности, поэтому высоки шансы на то, что будущие конфликты на Земле распространятся и за ее пределы, создавая угрозу для использования космоса в целом.

Все эти проблемы можно решать, и для этого уже предпринимаются усилия. Государства ведут двусторонние и многосторонние переговоры по некоторым актуальным вопросам и разрабатывают меры по обеспечению прозрачности и надежности, чтобы преодолеть взаимное недоверие. Совместно с частным сектором создаются рекомендации по рациональному долгосрочному использованию космического пространства, включающие требования к уменьшению создаваемого космического мусора, увеличению ситуационной осведомленности в вопросах освоения космоса и предотвращению столкновений орбитальных аппаратов. Однако международному сообществу потребуется больше усилий, чтобы космический сектор смог реализовать свой полезный потенциал в обозримом будущем.

Для разработки технологий в космосе необходимо лидерство и инновационные методы управления в следующих направлениях:

• Создание дополнительных механизмов, позволяющих капиталу участвовать в определении международных рамок регулирования. В настоящее время не существует механизмов для формальной подачи предложений Комитету по использованию космического пространства в мирных целях, созданному в 1959 году для надзора за всеми правовыми нормами, относящимися к деятельности в космосе. В «Деловой двадцатке» – группе корпоративных лидеров, представляющих бизнес-сообщество стран «Большой двадцатки», – необходима аналогичная структура, которая объединяла бы все новые компании, выходящие на космическую арену, и предоставляла платформу для обмена информацией, создания новых возможностей и совместного решения проблем.

• Устранение разногласий между национальными и международными нормами добычи ресурсов в космосе и другой космической деятельности с частным финансированием. С ростом негосударственных инвестиций правительствам необходимо обеспечить соответствие деятельности частных предприятий национальным законам, согласованным с международными нормами. Чем раньше начнут решаться вопросы регулирования, тем добросовестнее будут действовать новые участники.

• Новая система управления космическим трафиком. С ростом числа действующих в космосе организаций усиливается необходимость в надежной системе управления объектами, находящимися на околоземной орбите. Распространенность коммерческих спутников требует коллективного подхода к разработке орбитальных протоколов и норм, необходимых для успешного развития космического сектора.

• Борьба с космическим мусором. Хотя более широкие нормы предусматривают необходимость рационального управления спутниками и отработавшими ракетными блоками, нет никаких формальных механизмов правоприменения, гарантирующих, что все участники будут поддерживать безопасность и чистоту околоземных орбит. При тех скоростях, с которыми движутся объекты на орбите, такие протоколы необходимы для защиты инвестиций и человеческих жизней.

• Возможное отсутствие в небольших государствах необходимых механизмов контроля деятельности, имеющей отношение к космосу, происходящей на их территории. Это может привести к непредвиденным конфликтам, по мере того как все больше государств и негосударственных организаций запускают космические программы. Во всех странах необходимо четкое соблюдение принятых норм поведения в космосе.

Пять ключевых идей

1. Для космических и имеющих отношение к космосу технологий наступил переломный момент. По всему миру идет бурное развитие этих технологий, направляемое частными инвестициями и новыми государственными программами, нацеленными на освоение и коммерциализацию космоса. Инженеры и инвесторы, которые ищут способы применения своих способностей и средств, находят их в космическом секторе, который дает широкие возможности для участия в формировании будущего человечества.

2. Годы многостороннего сотрудничества инженеров, регуляторов и инвесторов укрепляют веру в то, что развертывание технологий в космосе относительно безопасно. Необходимы непрерывные совместные усилия по решению важных проблем, таких как увеличение объема космического мусора, неуправляемый космический трафик и отсутствие универсальных норм поведения в космосе.

3. Космический сектор способствовал развитию сопутствующих отраслей, таких как производство микрочипов и разработка программного обеспечения. Однако это замкнутый цикл, и космическая отрасль тоже развивается благодаря достижениям сопутствующих технологий. Мобильные компьютеры, аккумуляторы, 3D-печать и искусственный интеллект помогают повышать эффективность существующих космических технологий и создавать новые.

4. К новым сложностям, возникающим на последнем рубеже, относятся необходимость координации действий новых игроков, входящих в космическую отрасль и выводящих свои аппараты на орбиту, загроможденность пространства новыми спутниками и другими космическими объектами, совместное использование радиочастотного диапазона, определение правил и процедур использования космических ресурсов.

5. Необходимы многосторонние переговоры и соглашения, позволяющие установить доверительные отношения между государствами и частным сектором, разработать нормы использования космического пространства для общего блага, предотвращающие обострение геополитических конфликтов, создать механизмы управления, доступные международному сообществу, в том числе небольшим государствам, и определить рамки поведения в космосе.