Текст книги "Науковедческие исследования. 2013"

Этот круг вопросов очень подробно обсуждается в книгах Роджера Пенроуза «Новый ум короля» и «Тени разума». Часто в популярной литературе (но не в фундаментальных научных монографиях по ИИ, которые более чем сдержанны) можно встретить рассуждения, начинающиеся словами вроде «когда ИИ превзойдет по мощности человеческий…». Авторы не очень понимают, что говорят, так как по многим параметрам (быстродействию, надежности, объему памяти) компьютеры уже давно превзошли человека, но в отношении творческих способностей развитие их находится точно на нуле. Боле того, сам путь развития в этом направлении не найден (как минимум нет принятого мнения, где этот путь пролегает). Но нуль есть нуль, и если нуль (который имеет место уже шесть десятков лет развития ИИ) экстраполировать в будущее, то получится снова нуль, поэтому пока никаких оснований ожидать от ИИ творческих чудес нет. Конечно, внезапно решение может быть найдено, но вряд ли это произойдет раньше, чем серьезные кризисные явления в науке станут реальностью. Мы едва коснулись круга вопросов, связанных с ограниченностью возможностей ИИ. Эта проблематика заслуживает гораздо более детального анализа, который мы рассчитываем дать в другом месте.

4. Еще одна возможность, имеющая отношение к развитию кибернетики, связана с тем, что человечество центр тяжести своей деятельности, в том числе и познавательной, сосредоточит не в реальном мире, а в виртуальном компьютерном мире. Тогда наука в обычном понимании станет не нужна. Прообразом этой возможности являются современные компьютерные игры и виртуальные реальности. Этот вариант С. Лем тоже рассматривал в «Сумме технологий» среди направлений, связанных с кибернетикой. Такое развитие событий возможно, но вряд ли оно могло бы обеспечить действительно прогрессивное развитие человечества, если базой останутся классические компьютеры (вроде современных, пусть и на порядки более мощных).

Проблема состоит в том, что классическая виртуальная реальность является более бедной, чем настоящая реальность, по одной очень фундаментальной причине. Настоящая реальность, в огромном числе случаев (и к ним относятся все ситуации, когда важно точно учесть поведение нескольких квантовых частиц) описывается так называемыми NP-задачами, которые принципиально не под силу классическим компьютерам, независимо от их мощности. Эти аспекты реальности на классическом компьютере не могут быть смоделированы. Многие, если не все, такие задачи могут оказаться под силу так называемому квантовому компьютеру, но это устройство существует пока только в теории. Реальные демонстрационные образцы, содержащие всего несколько квантовых ячеек памяти, не в счет, так как на их базе не реализовано главное – так называемая квантовая коррекция вычислений, без который настоящий универсальный квантовый компьютер не будет работать. И пока совершенно неясно, можно ли воплотить идею настоящего универсального и масштабируемого квантового компьютера во что-то реальное. Из-за того, что любой виртуальный мир, смоделированный на классическом компьютере, оказывается принципиально беднее действительной реальности, уход в такой виртуальный мир – скорее путь регресса, а не прогресса человечества.

5. Человечество практически прекращает познание природы и переходит к созиданию на базе накопленных знаний. Происходит поворот вектора науки от познания к «креатике». По существу, это означает, что в науке остаются только прикладные направления. Очевидно, что прообразы этой возможности уже существуют в виде реально существующей прикладной науки и инженерии. Можно также отметить, что даже в современной нормальной науке, нацеленной на познание природы, значительная часть усилий тратится на изучение не природы как таковой, а на исследование особенностей поведения аппаратуры, созданной человеком, с тем чтобы понять потом, как эта аппаратура реагирует на внешний физический мир. Здесь наука направлена не на познание природы, а на познание объектов, созданных человеком.

Наибольшие сомнения в этом сценарии связаны с устойчивостью такого вектора развития. Нет никакой уверенности, что без постоянного притока принципиально новых знаний о природе может существовать длительный прогресс человечества.

6. Последняя возможность, которую мы здесь упомянем, связана с возможным решением проблемы SETI. Работа в направлении решения этой проблемы ведется уже сейчас. И хотя она еще не решена, эта форма деятельности уже существует в виде фактора избыточного многообразия. Решение проблемы SETI может придать совершенно новое направление (и новый импульс) развитию человечества не потому, что станут доступны новые технологии по рецепту очень умных и высокоразвитых инопланетян, но потому, что доступной окажется бездна новой информации, освоить которую будет крайне нелегко и освоение которой может занять человечество на длительный срок. Это то, что мы назвали «экзонаукой» в книге [19], где обсуждаются также и многие тонкие детали этого сценария. Показано, в частности, что по некоторым формальным признакам метод экзонауки не является обычным научным методом. Основная проблема этого сценария заключается в том, что проблема SETI еще не решена и неизвестно, может ли она быть решена в принципе, как и неизвестно, существуют ли в сфере нашей досягаемости другие разумные цивилизации. Неизвестно даже, правильна ли наша постановка задачи о поиске внеземного разума.

Приведенный выше список из шести пунктов, вероятно, неполон. Этот список является, скорее, не перечислением возможностей, а их классификацией, так как в рамках каждого пункта можно предложить несколько разновидностей его реализации. Как видно, с каждым потенциальным сценарием связаны и специфические проблемы. Однозначного оптимизма не вызывает ни один из вариантов. Напомним также, что есть еще один главный сценарий, альтернативный всем перечисленным, – это масштабный выход человечества в космос и ориентация человечества на освоение дальнего космического пространства. Но, похоже, надежды на «добровольную» реализацию этого сценария в сколько-нибудь обозримом будущем невелики.

Сценарий космической катастрофы

Подчеркнем, что весь представленный выше анализ проведен с учетом того, что человечество остается на Земле. Действительно, в настоящее время ничто не указывает на стремление человечества сойти с этой лини развития. Темпы освоения космоса не просто низки, но, скорее всего, существенно ниже, чем человечество в принципе может себе позволить. Падающий интерес человечества к космосу не позволяет увеличить эти темпы. Однако ситуация может внезапно измениться совершенно независимо от склонности либо несклонности человечества к освоению космического пространства.

Представим себе, что Земле грозит катастрофа космического происхождения, которую, однако, можно предотвратить, если решить некоторую сверхсложную астроинженерную задачу. Возможным сценарием такого рода является ожидание столкновения Земли с крупным астероидом. Даже очень большой астероид можно отвести от Земли5050
  Существует много идей, как это можно сделать, но обзор этих возможностей не входит в задачи данной статьи. – Прим. авт.


[Закрыть], но для этого потребуются большие усилия. Для решения такой задачи необходимо будет создать мощную космическую инфраструктуру, включающую транспортную космическую систему, поддерживающую интенсивный грузопоток на низкую околоземную орбиту, и систему космических буксиров, переправляющих грузы к космическому телу, представляющему опасность. Нужно будет смонтировать некий «планетарный двигатель», способный изменить орбиту астероида, что потребует инженерных решений. Если человечество намерено в таких условиях остаться в живых, оно вынуждено будет пойти на развитие всех этих систем. После того как опасность будет отведена, человечество в качестве побочного продукта получит развитую космическую инфраструктуру, опыт серьезной работы в космосе и множество новых технологий. Сценарий «космической стагнации», лежащий в основе анализа в настоящей статье, будет нарушен.

Однако будет ли нарушение «космической стагнации» устойчивым в случае, если сценарий астероидной опасности реализуется на самом деле? Уверенности в этом нет. Если после отвода первой угрозы в обозримом будущем следующая подобная угроза просматриваться не будет, то вся развитая инфраструктура может быть заброшена и человечество вернется на исходные позиции. Примерно так произошло после реализации американской лунной программы: когда задача победы в лунной гонке между СССР и США была решена в пользу США, созданная транспортная лунная система стала всем неинтересна и больше никак не использовалась. Кроме того, сценарий астероидной угрозы представляется маловероятным, по крайней мере в перспективе ближайшей сотни лет. В современном списке потенциально опасных объектов5151
  Режим доступа: http://neo.jpl.nasa.gov/risk/


[Закрыть] есть единственный объект с уровнем опасности 1 по десятибалльной Туринской шкале (опасность очень мала), все остальные объекты имеют нулевой уровень опасности. Таким образом, с точки зрения возможных перспектив развития науки, связанных с выходом человечества в космос, сценарий астероидной опасности большого интереса не представляет.

Однако имеется еще как минимум один сценарий космической катастрофы, который является и значительно более вероятным, чем сценарий астероидной опасности, и в определенном смысле значительно более «интересным» (эпитет «интересный» по отношению к катастрофе употреблять неприятно, но он точно отражает некоторые стороны дела). Речь идет о возможном перерастании глобального потепления, связанного с парниковым эффектом антропогенного происхождения, в парниковую катастрофу [7]. В соответствии со сценарием А.В. Карнаухова, некоторые современные климатические модели сильно недооценивают константу климатической чувствительности к концентрации углекислого газа в атмосфере из-за недоучета положительных обратных связей (главным образом, парникового эффекта паров воды). Адекватный учет основных факторов обратной связи приводит к предсказанию катастрофического роста средней температуры Земли начиная приблизительно с конца XXI в., когда средняя температура повысится на 10 градусов и будет стремительно повышаться дальше. Ограничение антропогенного выброса углекислого газа, даже если меры будут предприняты немедленно, уже не сможет привести к изменению основных черт прогноза из-за высокой инерции климатической системы.

Мы не будем здесь обсуждать степень обоснованности предсказания и другие детали, связанные со сценарием парниковой катастрофы, так как не чувствуем достаточной компетенции и не это является нашей целью5252
  Хотя, чисто субъективно, хотел бы отметить, что выкладки А.В. Карнаухова представляются достаточно прозрачными, воспроизводимыми и убедительными. – Прим. авт.


[Закрыть]. Предположим, что предсказание в общих чертах верно. Тогда никакие локальные меры вроде ограничений выбросов CO₂, перехода к солнечной энергетике и т.д., не приведут к радикальному решению проблемы, не спасут цивилизацию, да и биосферу вообще, от гибели. Нагрев атмосферы быстро достигнет точки кипения воды и продолжится [7]. Единственным спасением в данной ситуации будет ограничение потока солнечной радиации. Этого можно достичь строительством большого солнечного экрана вблизи точки Лагранжа L1 в системе Солнце – Земля. Идея такого сооружения была предложена в статье А.В. Карнаухова [7].

Оценим возможные параметры «солнечного экрана Карнаухова»5353
  Автор настоящей статьи впервые услышал об идее создания солнечного экрана из выступления А.В. Карнаухова на семинаре в ГАИШ 21 декабря 2012 г. На этом семинаре, в частности, было коротко рассказано о параметрах и возможной стоимости такого проекта. Приводимые ниже количественные оценки и некоторые детали инженерных решений, связанных со строительством солнечного экрана, основаны на консультациях, которые автор настоящей статьи имел после этого лично с А.В. Карнауховым, и приводятся с его согласия. – Прим. авт.


[Закрыть]. Для того чтобы уменьшить поток солнечной радиации на 10% (это выглядит разумным), вблизи точки Лагранжа L1, на расстоянии около 1,5 млн. км от Земли, необходимо разместить экран площадью 15 млн. км². Предположим, это огромное сооружение создается из алюминиевой фольги, толщина которой будет всего около 1 микрона5454
  Альтернативным методом является создание не отражающего, а отклоняющего прозрачного экрана, как предлагается в статье [27]. Эти детали не влияют на оценку масштаба необходимых работ. – Прим. авт.


[Закрыть]. В этом случае можно обойтись без несущих конструкций. Необходимую форму элементы конструкции могут удерживать за счет электростатического отталкивания – для этого достаточно поддерживать на пленке электрический заряд, проще всего – положительный, так как он естественным образом возникнет из-за фотоионизации фольги солнечным излучением. Этот способ удержания формы напоминает таковой для надувных конструкций. При толщине алюминиевой фольги в 1 микрон масса сооружения составит около 40 млн. т. Эту массу нужно будет сначала вывести на низкую околоземную орбиту и затем разогнать до второй космической скорости для вывода в точку Лагранжа.

С использованием транспортной космической системы на основе перспективных полностью многоразовых водородных (следовательно, экологически чистых) космических самолетов типа «Skylon»5555
  Режим доступа: http://en.wikipedia.org/wiki/Skylon_%28spacecraft%29


[Закрыть] вывод грузов на низкую орбиту обойдется примерно в 1000 долл. за кг (по современным оценкам стоимости такой транспортной системы). Еще примерно столько же нужно будет потратить на транспортировку грузов в точку Лагранжа. Полная стоимость доставки 40 млн. т пленки к месту строительства экрана обойдется тогда примерно в 80 трлн. долл. Так как один корабль типа «Skylon» позволяет вывести на орбиту около 10 т полезной нагрузки, то на проведение всей операции потребуется около 4 млн. запусков. Это означает около 200 запусков в день в течение 50 лет. Цифра может показаться абсолютно нереальной, но это не так. Старт космоплана типа «Skylon» практически ничем не отличается от старта крупного пассажирского авиалайнера, и ведь уже сейчас каждый день стартуют многие тысячи таких лайнеров. При ожидаемом ресурсе одного космического самолета в 200 запусков (до капитального ремонта) для проведения работ потребуется парк в 20 тыс. орбитальных самолетов.

Монтаж конструкции солнечного экрана тоже потребует немалых затрат, но, скорее всего, значительно меньших, чем стоимость доставки грузов. С учетом того что космические самолеты должны будут производиться серийно, а доставка грузов на орбиту должна быть поставлена на поток, стоимость вывода 1 кг грузов может оказаться существенно ниже, чем по современным оценкам. Возможны и другие способы оптимизации работ, которые мы здесь не обсуждаем.

С другой стороны, возникнут некоторые дополнительные накладные расходы, которые сейчас невозможно учесть. С учетом этих неопределенностей, сумма в 80–100 трлн. долл. представляется разумной начальной оценкой масштаба необходимых работ.

100 трлн. долл. – чудовищно большая величина. Современный мировой военный бюджет составляет 1,7 трлн. долл. в год5656
  http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_countries_by_military_expenditures


[Закрыть]. Следовательно, если все военные бюджеты будут полностью перенаправлены на строительство солнечного экрана, работа будет выполнена приблизительно за 50 лет. При всей масштабности работы, возможность ее выполнения явно не находится за пределами доступного для человеческой цивилизации. Достаточны усилия, которые сейчас направлены на изготовление средств самоистребления, перенаправить на борьбу с общим врагом – парниковой катастрофой. Однако решение задачи потребует совершенно экстраординарных объединенных усилий всего человечества и должно будет сопровождаться созданием принципиально новых организационных структур, в которых будет преодолен всякий государственный, корпоративный, идеологический и, возможно, личный эгоизм. По существу, решив эту задачу, человечество станет совсем другим, перейдет в новую фазу развития.

В отличие от сценария астероидной опасности, система, созданная в процессе строительства солнечного экрана Карнаухова, не может быть демонтирована или просто заброшена (и космическая инфраструктура, и система социальных институтов). Экран потребует постоянного обслуживания, в частности – доставки топлива для коррекции возмущений орбиты. Потребуется постонянно оптимизировать площадь экрана, производить ремонт и замену отдельных элементов. Таким образом, выйдя в далекий космос, человечество уже не сможет его покинуть, если только оно намерено продолжить свое существование.

Обратим внимание, что предложенный механизм компенсации парниковой катастрофы является в точности механизмом фазового перехода планетарной системы по каналу преодоления эндоэкзогенного кризиса Назаретяна. В общих чертах он больше всего похож на Неопротерозойскую революцию, которая произошла благодаря преодолению кислородной катастрофы 1,5 млрд. лет назад. Точно так же, как прокариотная биосфера, спровоцировав кислородную катастрофу, вышла из нее эвкариотной биосферой, человечество, спровоцировав парниковую катастрофу, может выйти из нее космическим человечеством. Налицо все типичные признаки глобального планетарного фазового перехода: использование фактора избыточного многообразия (существенное возрастание роли космической индустрии), переход к поддержанию устойчивого не-равновесия на более высоком уровне неравновесия (необходимость поддержания экрана в рабочем состоянии) и др. Такой фазовый переход вполне может оказаться устойчивым. Но хватит ли у человечества ума и доброй воли, чтобы прорваться в это будущее?

Космическая инфраструктура, которая должна быть создана для строительства солнечного экрана, создает совершенно новые перспективы для развития фундаментальной науки. С ее использованием могут быть сооружены гигантские экспериментальные установки космического базирования – ускорители, телескопы, что-то, может быть, совсем нам пока непонятное, – которые в земных условиях соорудить невозможно. Солнечные энергетические установки легко покроют всю необходимую потребность в энергии. Заметим, что солнечно-земная точка Лагранжа L1 является особенно удобным местом для размещения научной аппаратуры, так что обслуживание экрана можно будет легко совместить с научными исследованиями. Основной анализ, относящийся к динамике науки, проведенный в настоящей статье, в этих условиях становится недействительным, и научные перспективы такого космического человечества анализировать пока очень трудно.

Заключение

Пока переход в космическую фазу развития не произошел и проблема SETI тоже не решена, актуальным остается вопрос: как относиться к тому полученному результату, что коллапс финансирования фундаментальной науки наступает раньше при увеличении финансирования? Если это действительно так, то имеет ли смысл увеличивать финансовую поддержку фундаментальной науки, или, напротив, лучше держать науку на голодном пайке, что продлит ее существование? Для ответа на этот вопрос надо иметь в виду, что наука важна для человечества не только сама по себе, как род занятий, как важная форма культурной деятельности и как основа инновационной экономики современного типа, но и добытыми ей знаниями. Все рассмотренные выше процессы в науке должны протекать и протекают на фоне многочисленных общецивилизационных кризисных явлений – энергетического и сырьевого кризиса, генетического кризиса, парникового кризиса (см. выше) и др.

Преодолеть все эти кризисы будет крайне трудно, но чем лучше человечество будет вооружено научными знаниями, тем больше будет шансов найти выход из всех этих эволюционных тупиков. Поэтому чем раньше мы станем обладателями возможно большего количества знаний – тем лучше. Можно сказать, что усиленная поддержка науки не только приближает будущее, но и повышает шансы в него войти. Наше мнение состоит в том, что в любом случае науку надо финансировать настолько, насколько это возможно. Ни о каком обоснованном сокращении расходов на науку не может быть и речи. И наконец, подчеркнем еще раз, что рассмотренная в статье ситуация может радикально измениться, если произойдет одно из двух событий (или оба сразу): решение проблемы SETI и переход человечества в фазу космического развития по сценарию преодоления парниковой катастрофы или каким-нибудь другим способом.

Литература

1. Гиндилис Л.М. SETI: Поиск Внеземного Разума. – М.: Физматлит, 2004. – 647 с.

2. Грин Б. Ткань космоса. Пространство, время и текстура реальности. – М.: Книжный дом ЛИБРОКОМ, 2009. – 601 с.

3. Гринин Л.Е., Марков А.В., Коротаев А.В. Макроэволюция в живой природе и обществе. – М.: Издательство ЛКИ, 2008. – 247 с.

4. Джонс У., Дингелл Ч., Уайт Дж.К. Люди возвращаются на Луну и планируют задержаться там надолго // В мире науки. – М., 2008. – № 1. – С. 30–36.

5. Дьяконов И.М. Пути истории. От древнейшего человека до наших дней. – М.: Восточная литература, 1994. – 384 с.

6. Капица С.П. Феноменологическая теория роста населения Земли // Успехи физических наук. – М., 1996. – Т. 166, № 1. – С. 63–80.

7. Карнаухов А.В. Роль биосферы в формировании климата Земли. Парниковая катастрофа // Биофизика. – М., 2001. – Т. 46, № 6. – С. 1138–1149.

8. Колчинский Э.И. Неокатастрофизм и селекционизм: Вечная дилемма или возможность синтеза? (Историко-критические очерки). – СПб.: Наука, 2002. – 554 с.

9. Крылов О.В. Будет ли конец науки // Российский химический журнал. – М., 1999. – Т. 46, № 6. – С. 96–106.

10. Крылов О.В. Ограниченность ресурсов как причина предстоящего кризиса // Вестник РАН. – М., 2000. – Т. 70, № 2. – С. 136–146.

11. Левантовский В.И. Транспортные космические системы. – М.: Знание, 1976. – 64 с.

12. Лем С. Сумма технологии. – М.: СПб.: Terra fantastica, 2002. – 669 c.

13. Липунов В.М. О проблеме сверхразума в астрофизике // Труды Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга. – М., 2001. – Т. 67, Ч. 2. – С. 139–146.

14. Назаретян А.П. Цивилизационные кризисы в контексте Универсальной истории (Синергетика – психология – прогнозирование). – 2-е изд. – М.: Мир, 2004. – 368 с.

15. Марков А.В., Коротаев А.В. Гиперболический рост в живой природе и обществе. – М.: Книжный дом ЛИБРОКОМ, 2009. – 200 с.

16. Паневин И.Г., Прищепа В.И., Хазов В.Н. Космические ядерные ракетные двигатели. – М.: Знание, 1978. – 63 c.

17. Панов А.Д. Методологические проблемы космологии и квантовой гравитации // Современная космология: Философские горизонты / Под ред. В.В. Казютинского. – М.: Канон+ РООИ Реабилитация, 2011. – С. 185–215.

18. Панов А.Д. Природа математики, космология и структура реальности: Объективность мира математических форм // Космология, физика, культура / Под ред. В.В. Казютиского. – М.: ИФ РАН, 2011. – С. 191–219.

19. Панов А.Д. Универсальная эволюция и проблема поиска внеземного разума (SETI). – М.: Издательство ЛКИ, 2008. – 208 с.

20. Паршев А.П. Почему Америка наступает. – М.: Астрель, 2002. – Режим доступа: http://lib.ru/POLITOLOG/PARSHEW/amerika.txt

21. Пенроуз Р. Путь к реальности, или Законы, управляющие Вселенной. Полный путеводитель. – М.: Ижевск: Институт компьютерных исследований; НИЦ Регулярная и хаотическая динамика, 2007. – 912 c.

22. Поиск оптических сигналов ВЦ в САО – прошлое, настоящее, будущее / Бескин Г.М., де-Бур В., Карпов С., Плохотниченко В., Бондарь С. // Бюллетень специальной астрофизической обсерватории. – Архыз, 2007. – Т. 60–61. – С. 217–225.

23. Седов Е.А. Информационные критерии упорядоченности и сложности организации структуры систем // Системная концепция информационных процессов: Сб. тр. ВНИИ системных исследований. – М., 1988. – Вып. 3. – С. 37–46.

24. Семенов С.А. О финансировании науки в России и в Америке. – 2010. – Режим доступа: http://www.proza.ru/2010/05/18/437

25. Хорган Дж. Конец науки. Взгляд на ограниченность знания на закате Века Науки. – СПб.: Амфора, 2001. – 480 с.

26. Angel R. Feasibility of cooling the Earth with a cloud of small spacecraft near the inner Lagrange point (L1) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. – Wash., 2006. – Vol. 103, N 46. – P. 17184–17189.

27. Smolin L. How far are we from the quantum theory of gravity? – Mode of access: http://arxiv.org/abs/hep-th/0303185