Четвертая промышленная революция - читать онлайн

Все новые достижения имеют одну общую особенность: они эффективно используют всепроникающую силу цифровых и информационных технологий. Все инновации, представленные в данной главе, обеспечиваются и совершенствуются за счет вычислительной мощности. Например, генетическое секвенирование ДНК может существовать только на основе развития вычислительной мощности и аналитики данных. Аналогичным образом перспективные роботы не могут существовать без искусственного интеллекта, который в свою очередь во многом зависит от вычислительной мощности.

Для выявления мегатрендов и раскрытия широкого спектра технологических драйверов четвертой промышленной революции я распределил эти тренды по трем блокам: физическому, цифровому и биологическому. Все они связаны между собой. При этом различные технологии используют преимущества друг друга на основе изобретений и развития каждой из них.

Физический блок

Существует четыре основных физических проявления преобладающих технологических мегатрендов, которые являются очевидными благодаря своей материальности:

– беспилотные транспортные средства;

– 3D-печать;

– передовая робототехника;

– новые материалы.

Беспилотные транспортные средства

Беспилотный автомобиль является главной новостью, но уже нашли свое практическое применение и другие автономные транспортные средства, включая грузовики, дроны, воздушные и морские суда. По мере развития таких технологий, как датчики и искусственный интеллект, возможности автономных транспортных средств совершенствуются, причем очень быстрыми темпами. Разнообразное практическое применение недорогих, коммерчески доступных воздушных и подводных дронов – это вопрос нескольких лет.

С развитием возможностей дронов по распознаванию окружающей среды и способности на нее реагировать (изменяя маршрут полета во избежание столкновений) они станут способны выполнять такие задачи, как проверка линий электропередач или доставка медицинских средств в зоны военных действий. Так, в сельском хозяйстве использование дронов в сочетании с аналитикой данных обеспечит более эффективное и направленное удобрение земель и полив.

3D-печать

3D-печать (так называемое аддитивное производство) – это процесс создания физического объекта посредством его послойной печати с цифрового 3D-рисунка или модели. Это является противоположностью субтрактивному производству, то есть основному способу производства, использующемуся до сегодняшнего дня, когда слои один за другим снимаются с материала до достижения желаемой формы. В отличие от этого 3D-печать начинается с сырого материала и создает объект трехмерной формы на основе цифрового шаблона.

Эта технология имеет широкий спектр применений, от масштабных (ветровые установки) до самых малых (медицинские импланты). На данный момент ее применение ограничено автомобильной, аэрокосмической и медицинской отраслями. В отличие от товаров массового производства продукты трехмерной печати могут легко адаптироваться к требованиям пользователя. По мере преодоления существующих ограничений по размеру, стоимости и скорости 3D-печать получает все более широкое распространение, включая интегрированные электронные компоненты, такие как монтажные платы и даже клетки и органы человеческого организма. А исследователи уже работают над технологией 4D, которая создаст новое поколение самоизменяющихся продуктов, способных реагировать на изменения окружающей среды, включая температуру и влажность. Эта технология может использоваться в производстве одежды и обуви, а также медицинских продуктов, например имплантов, способных адаптироваться к организму человека.

Передовая робототехника

До недавнего времени использование роботов было ограничено жестко контролируемыми задачами в отдельных отраслях, например, в автомобилестроении. Сегодня применение роботов охватывает практически все отрасли и задачи: от прецизионного земледелия до ухода за больными. Думаю, что благодаря быстрому развитию робототехники взаимодействие человека и машин вскоре станет обычной каждодневной практикой. Более того, сегодня технологический прогресс повышает адаптивность и гибкость роботов, конструктивный и функциональный дизайн которых разрабатывается на основе сложных биологических структур (развитие процесса биомимикрии, то есть имитации природных образцов и стратегий).

Прогресс в области датчиков делает роботов способными лучше воспринимать окружающую среду и реагировать на нее, выполняя более широкий спектр задач, включая домашнюю хозяйственную работу. Если раньше роботы программировались через автономные устройства, то теперь они могут получать информацию в удаленном режиме при помощи облачных технологий, соединяясь с сетью других роботов. Следующее поколение роботов сможет развиваться с ориентацией в сторону усиления взаимодействия между человеком и машиной. В третьей главе мы рассмотрим этические и психологические вопросы взаимоотношений между этими двумя главными объектами данного процесса.

Новые материалы

В настоящее время на рынок постоянно поступают новые материалы, обладающие свойствами, которые было невозможно себе вообразить еще несколько лет назад. В целом они становятся более легкими, прочными, пригодными для вторичной переработки и адаптивными. Существует множество новых применений для самовосстанавливающихся или самоочищающихся умных материалов, металлов с памятью возврата к исходной форме, керамики и кристаллов, которые превращают давление в энергию и так далее.

Как и в случае большей части инноваций четвертой промышленной революции, последствия возникновения, развития и использования новых материалов предугадать невозможно. Возьмём в качестве примера передовые наноматериалы такие, как графен, прочность которого в двести раз превышает прочность стали, а толщина в миллион раз меньше человеческого волоса, и который является эффективным проводником тепла и энергии[6]. Когда графен станет конкурентоспособным по цене (в расчете на грамм он является одним из самых дорогостоящих материалов на земле: объект размером в микрометр стоит более тысячи долларов США), он сможет обеспечить значительный прорыв в сфере производства и инфраструктуры[7]. Он также сможет фундаментально изменить экономику стран, зависящих от какого-либо одного конкретного товара.

Другие новые материалы также могут играть принципиальную роль в нивелировании глобальных рисков. Инновационные решения в области термоактивных пластмасс, например, могут обеспечивать производство материалов многократного применения, которые раньше считались непригодными к последующей переработке, но сегодня находят самое различное применение, от мобильных телефонов и монтажных плат до комплектующих в аэрокосмической отрасли. Изобретение новых классов термореактивных полимеров, пригодных ко вторичному использованию, под названием полигексогидротриацины (ПГТ) является важным шагом в сторону создания циркулярной экономики (экономики замкнутого цикла), которая является самовосстанавливающейся по своей природе и работает за счет снятия жесткой причинно-следственной зависимости между ростом (производства) и потребностью в ресурсах[8].

Цифровой блок

Одним из главных мостов между физической и цифровой реальностью, который создан четвертой промышленной революцией, является Интернет вещей (ИВ) или «Интернет всех вещей». В самой простой форме он может быть определен как взаимодействие между вещами (продуктами, услугами, местами и прочее) и людьми, которое обеспечивается взаимосвязанными технологиями и различными платформами.

Датчики и прочие многочисленные средства соединения вещей физического мира с виртуальными сетями развиваются поразительными темпами. Более компактные, дешевые и умные датчики устанавливаются в домах, в одежде, в аксессуарах, в городах, на транспорте, в энергосетях, а также в производственных процессах. Сегодня существуют миллиарды устройств по всему миру, включая телефоны, планшеты и компьютеры, которые соединены с сетью Интернет. Их количество существенно возрастет в течение ближайших нескольких лет, по некоторым оценкам – от нескольких миллиардов до триллиона, что радикально изменит способ управления цепочками поставок, предоставив возможность осуществлять мониторинг и оптимизацию активов, а также деятельность предприятия на самом детальном уровне. В рамках процесса это будет иметь трансформирующее воздействие на все отрасли промышленности, от производства и инфраструктуры до здравоохранения.

Рассмотрим, например, удаленный мониторинг – широко распространенное приложение к ИВ. Любая упаковка, поддон или контейнер теперь может быть оснащен датчиком, радиопередатчиком или радиочастотным маячком-определителем (RFID), которые позволяют компании отслеживать его продвижение по цепочке поставок: состояние, способ использования и так далее. Таким же образом потребители могут постоянно отслеживать (практически в режиме реального времени) продвижение заказанного пакета или документа. Для компаний, управляющих длинными и сложными цепочками поставок, это означает кардинальное изменение в их работе. В ближайшем будущем аналогичные системы мониторинга будут также применяться к передвижению и отслеживанию людей.

Цифровая революция создает радикально новые подходы, коренным образом изменяющие способ взаимодействия и сотрудничества между отдельными людьми и учреждениями. Например, цепочка блоков, известная как «распределенная база данных», является безопасным протоколом, в рамках которого сеть компьютеров коллективно заверяет сделку до ее регистрации и подтверждения. Технология, на которой основана цепочка блоков, создает основу для доверия, давая возможность незнакомым между собой людям (которые, таким образом, не имеют оснований доверять друг другу) взаимодействовать, минуя нейтральный центральный орган, то есть банк-кастодиан или центральный регистр. В сущности, цепочка блоков представляет собой программируемое, криптографически защищенное и, следовательно, надежное хранилище, которое не поддается контролю какого-либо одного пользователя, а также может проверяться любым человеком.

На сегодня самым известным приложением цепочки блоков является Bitcoin, но вскоре развитие технологий даст возможность создавать бесконечное множество других подобных приложений. Если в настоящее время технология цепочки блоков, например Bitcoin, регистрирует финансовые сделки с цифровыми валютами, то в будущем она будет выполнять функции регистратора самых различных документов, включая свидетельства о рождении и смерти, права собственности, свидетельства о браке, дипломы об образовании, страховые требования, медицинские процедуры и участие в голосовании – в сущности, любой вид сделки, которая может быть закодирована. Некоторые страны или учреждения уже присматриваются к потенциальному развитию цепочки блоков. Например, правительство Гондураса использует данную технологию для управления правами собственности на землю, а Остров Мэн проводит тестирование ее использования для регистрации компаний.

В более широкой перспективе технологические платформы обеспечивают так называемую «экономику по требованию» (также известную как «экономика совместного потребления»). Эти платформы, которые можно использовать при помощи смартфона, объединяют людей, активы и данные, создавая принципиально новые способы потребления товаров и услуг. Они снижают барьеры для компаний и физических лиц в создании стоимости, изменяя личное и профессиональное пространство.

Модель Uber воплощает прорывную мощность таких технологических платформ. Бизнес, основанный на платформах, распространяется самыми быстрыми темпами, предлагая новые услуги: от стирки до покупок, от выполнения поручений до парковки автомобиля – и таким образом предоставляет возможности как домоседам, так и собирающимся в дальнюю поездку. Такой бизнес имеет одну общую особенность: совмещая спрос и предложение на доступной (недорогой) основе, предлагая потребителям разнообразные товары, обеспечивая взаимодействие между сторонами и обратную связь, такие платформы создают основу для доверия. Это обеспечивает эффективное использование мало применяемых активов, то есть тех, которые принадлежат людям, никогда не считавших себя поставщиками (например, свободное место в автомобиле, незанятая спальня в квартире, коммерческие взаимоотношения между розничным продавцом и производителем, время и профессиональные навыки по предоставлению услуг по доставке, ремонту или выполнению административных заданий).

Экономика по требованию ставит фундаментальный вопрос: что является более ценным – владение платформой или базовым активом? Специалист по стратегии СМИ Том Гудвин писал в статье, опубликованной в TechCrunch в марте 2015 года: «Крупнейшая в мире компания такси Uber не является собственником транспортных средств. Самый популярный в мире медийный собственник Facebook не создает контента. Самый дорогостоящий розничный продавец Alibaba не имеет товарного запаса. Крупнейший в мире поставщик услуг по временному проживанию Airbnb не является владельцем недвижимости»[9].

Цифровые платформы значительно сократили затраты по сделкам и по преодолению факторов, препятствующих сделкам, которые возникают у физических и юридических лиц при использовании актива и предоставлении услуги. Каждая сделка теперь может быть разделена на самые мелкие составляющие, предусматривающие экономическую выгоду для всех участвующих сторон. Кроме того, при использовании цифровых платформ предельная себестоимость производства каждого дополнительного продукта, товара или услуги стремится к нулю. Это имеет значительные последствия для бизнеса и общества, которые мы рассмотрим в третьей главе.

Биологический блок

Инновации в биологической сфере, в частности в генетике, просто захватывают дух. В последние годы был достигнут значительный прогресс в снижении стоимости и упрощении генетического секвенирования, а совсем уже недавно и в активации или исправлении генов. Проект «Геном человека» был осуществлен за десять лет и стоил 2,7 млрд долл. США. Сегодня секвенирование генома может осуществляться за несколько часов при стоимости менее тысячи долларов[10]. С развитием вычислительной мощности ученые отказались от метода проб и ошибок, теперь у них есть возможность тестировать, как конкретные генные вариации определяют те или иные свойства и болезни.

Следующим шагом является синтетическая биология. Она даст возможность регулировать организмы путем записи ДНК. Без учета возникающих в связи с этим фундаментальных этических вопросов такое технологическое развитие окажет колоссальное и непосредственное воздействие не только на медицину, но и на сельское хозяйство и производство биотоплива.

Многие неразрешимые медицинские проблемы, включая сердечные и раковые заболевания, имеют генетический компонент. По этой причине возможность определять индивидуальный генетический состав является эффективным и низкозатратным способом (при использовании секвенаторов в регламентной диагностике) совершить революционный поворот в сторону индивидуализированной и эффективной системы здравоохранения. Знание генетического состава опухоли позволит врачам принимать решения о способах лечения раковых заболеваний.

Хотя наши знания о связи генетических маркеров и заболеваний еще очень недостаточны, возрастающие объемы данных обеспечат развитие прецизионной медицины и целенаправленной терапии для повышения эффективности лечения. Уже сейчас сверхмощная компьютерная система IBM Watson может всего за несколько минут рекомендовать индивидуальную программу лечения раковых заболеваний путем сравнения историй болезни и лечения, сканирования и анализа генетических данных в рамках (практически) полного спектра современных медицинских знаний[11].

Возможности биологической инженерии могут применяться практически ко всем типам клеток, обеспечивая создание генетически модифицированных растений или животных, а также создание клеток взрослых организмов, включая людей. Это существенно отличается от генной инженерии, практиковавшейся в восьмидесятых годах прошлого века, повышенной точностью, эффективностью и простотой в применении. Фактически наука развивается такими темпами, что на пути прогресса встают уже не технические, а юридические, нормативные и этические ограничения. Перечень потенциальных применений биологической инженерии практически неограничен: от возможности модифицировать животных, чтобы выращивать их на более экономичной диете, приспособленной к местным условиям, до создания продовольственных культур, способных выдерживать экстремальные температуры или засуху.

По мере развития исследований в области генной инженерии (например, разработка метода CRISPR/Cas9 в области редактирования генов и терапии) будут преодолеваться сдерживающие факторы доставки и специфичности. При этом нам останется только найти ответ на самый трудный с точки зрения этики вопрос, а именно: каким образом генное редактирование революционизирует медицинские исследования и процедуры лечения? В принципе, растения и животных можно создавать инженерным путем для производства лекарственных препаратов и других форм лечения. День, когда будет создана корова, производящая молоко с содержанием элемента свертываемости крови, отсутствующего у людей, больных гемофилией, не за горами. Исследователи уже приступили к созданию геномов свиней с целью выращивания органов для трансплантации человеку (процесс, называемый «ксенотрансплантация», который невозможно было рассматривать ранее по причине риска иммунного отторжения телом человека и передачи заболевания от животного человеку).

В соответствии с высказанным ранее утверждением о том, что разные технологии сливаются и обогащают друг друга, 3D-производство может сочетаться с генным редактированием для производства живых тканей с целью их восстановления и регенерации (данный процесс называется «биопечать»). Данная технология уже используется для создания кожной, костной, сердечной и мышечной ткани. Когда-нибудь при создании органов для трансплантации будут использоваться печатные клеточные слои печени.

Мы разрабатываем новые способы для внедрения и использования устройств, отслеживающих наш уровень активности и химию крови, а также влияние этих факторов на уровень благосостояния, психического здоровья, производительности на работе и дома. Наши знания о функциях мозга постоянно совершенствуются, при этом мы наблюдаем интереснейшие разработки в области нейротехнологии. Это подтверждается тем фактом, что на протяжении последних нескольких лет две наиболее щедро спонсируемые исследовательские программы в мире касаются изучения мозга.

На мой взгляд, самые сложные проблемы, связанные с разработкой социальных норм и соответствующих нормативных актов, возникают именно в сфере биологии. Перед нами встают новые вопросы, связанные с тем, какое значение это имеет для человека, какие данные о нашем теле и состоянии здоровья могут или должны быть опубликованы и какие права и обязанности возникают у нас с вами в связи с изменением генетического кода будущих поколений.

Возвращаясь к вопросу генных модификаций, сам факт упрощения прецизионных манипуляций с геномом человека, взятого у жизнеспособного эмбриона, означает, что вскоре следует ожидать появления спроектированных младенцев, обладающих конкретными качествами или устойчивостью к определенным заболеваниям. Неудивительно, что в настоящий момент ведутся активные дискуссии о возможностях и проблемах, связанных с такими перспективами. В частности, в декабре 2015 года был созван Международный саммит по редактированию человеческих генов с участием Национальной академии наук и Национальной академии медицины США, Китайской академии наук и Королевского общества Великобритании. Несмотря на активное обсуждение, мы еще не готовы к реальности и последствиям последних достижений генной технологии, хотя они уже на пороге. Социальные, медицинские, этические и психологические проблемы, которые они ставят перед нами, имеют принципиальный характер и требуют решения или как минимум тщательного изучения.

Динамика изобретения

Инновация – это сложный социальный процесс, который не следует принимать как данность. Таким образом, даже если в настоящем разделе указан широкий спектр технологических достижений, которые способны изменить мир, важно уделить особое внимание тому, как мы можем обеспечить направленность таких исследований и достижений на самые благие результаты.

Научные учреждения часто рассматриваются как передовой рубеж разработки прогрессивных идей. Однако последние данные указывают на то, что сегодня университеты, руководствуясь карьерными соображениями и условиями финансирования, предпочитают поэтапные консервативные исследования смелым инновационным программам[12].

Противоядием в отношении консерватизма исследований в научном сообществе является стимулирование коммерциализации научных разработок. Но и здесь возникают свои проблемы. Так, в 2015 году компания Uber Technologies Inc. привлекла на работу сорок исследователей и ученых в области робототехники из Университета Карнеги Меллон, составлявших значительную часть кадровых ресурсов лаборатории, повлияв, таким образом, на ее исследовательский потенциал и поставив под угрозу контрактные отношения университета с Министерством обороны США и другими организациями[13].

Для стимулирования передовых фундаментальных исследований и инновационных технологических применений в научном и деловом мире правительства должны более активно финансировать амбициозные исследовательские программы. Партнерство между государственным и частным секторами в области исследований также должно быть направлено на создание знаний и человеческого капитала для всеобщей пользы.