Институт Инновационного Проектирования | Андрей Капаций "ЦИВИЛИЗАЦИЯ БОГОВ"
 
Гл
Пс
Кс
 
Изобретателями не рождаются, ими становятся
МЕНЮ
 
   
ВХОД
 
Пароль
ОПРОС
 
 
    Слышали ли Вы о ТРИЗ?

    Хотел бы изучить.:
    Нет, не слышал.:
    ТРИЗ умер...:
    Я изучаю ТРИЗ.:
    Я изучил, изучаю и применяю ТРИЗ для решения задач.:

 
ПОИСК
 
 



 


Все системы оплаты на сайте








ИННОВАЦИОННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
сертификация инноваторов
инновационные технологии
БИБЛИОТЕКА ИЗОБРЕТАТЕЛЯ
Это интересно
ПРОДУКЦИЯ
 

 


Инновационное
обучение

Об авторе

Отзывы
участников

Программа
обучения

Вопрос
Ю.Саламатову

Поступить на обучение

Общественное
объединение



Молодому инноватору

FAQ
 

Сертификация
специалистов

Примеры заданий

Заявка на
сертификацию

Аттестационная
комиссия

Список
аттестованных
инноваторов

Инновационное
проектирование

О компании

Клиенты

Образцы проектов

Заявка
на проект

Семинары

Экспертиза проектов

   

Книги и статьи Ю.Саламатова

Теория Решения Изобретательских Задач

Развитие Творческого Воображения

ТРИЗ в нетехнических областях

Инновации 
в жизни науке и технике

Книги по теории творчества

Архивариус РТВ-ТРИЗ-ФСА

Научная Фантастика
 
 
Статьи о патентовани
   

Наука и Техника

Политика

Экономика

Изобретательские блоги 

Юмор 
 
Полигон задач

ТРИЗ в виртуальном мире
медиатехнологий
       

Книги для
инноваторов

CD/DVD видеокурсы для инноваторов

Програмное обеспечение
инноваторов

Покупка
товаров

Отзывы о
товарах
           

Андрей Капаций "ЦИВИЛИЗАЦИЯ БОГОВ"

 

Прогноз развития науки и техники в 21-м столетии

Предисловие

[1] Первое десятилетие

[2] Второе десятилетие

[3] Третье десятилетие

[4] Четвертое десятилетие

[5] Пятое десятилетие

[6] Шестое десятилетие

[7] Седьмое десятилетие

[8] Восьмое десятилетие

[9] Девятое десятилетие

[10] Десятое десятилетие

Заключение


И сотворил Бог человека по образу Своему,

по образу Божию сотворил его; мужчину

и женщину сотворил их.

Первая книга Моисея «Бытие»


ПРЕДИСЛОВИЕ

Рано или поздно почти каждого из нас начинают интересовать проблемы будущего. Будущего личности, семьи или будущего человечества, цивилизации. А некоторых из нас интересуют более сложные вещи, такие как философия будущего или даже конструирование будущего.

Глобальные проблемы человечества волновали и волнуют многие умы современности. 21 век или в латинском написании XXI век уже наступил, и недалек тот час, когда мы сможем на практике проверить предсказания будущего, изредка даримые нам футурологией и прогностикой. Темы, затрагиваемые футурологией и прогностикой, автор попытался изложить в настоящем исследовании в форме научно-технического прогноза.

Данная книга не содержит ярких метафор и сравнений. Единственное образное выражение находиться в названии книги, и существует оно только потому, что наиболее сжато и верно выражает суть будущего, ожидающего цивилизацию людей. Далее следует сухой научно-технический прогноз, выполненный в согласии с требованиями футурологии и прогностики.

Изначально эта книга задумывалась как обзор существующих научных и технических прогнозов. Однако малое количество серьезных публикаций на прогностические темы, необоснованность и зачастую несерьезность многих прогнозов, а также незначительная глубина прогнозирования, убедили автора в целесообразности изложения собственных умозаключений. Технические и научные достижения будущих десятилетий, изложенные в данной книге, описаны с точки зрения человека, современника прогнозируемых событий. Этот гипотетический человек, продвигаясь по шкале времени от десятилетия к десятилетию, анализирует состояние науки и техники, и описывает текущие достижения с позиций непосредственного участия в происходящих событиях. Данная книга насыщена причинно-следственными связями, поэтому читать ее лучше по мере изложения, не забегая вперед, иначе прогноз состояния науки и техники на последние десятилетия текущего века может показаться слишком смелым, бездоказательным или даже надуманным.

Данная книга адресована в первую очередь продвинутым молодым людям, честолюбивым и талантливым, способным самостоятельно ставить перед собой цели и самостоятельно достигать их. Автор надеется, что молодые читатели, которым логика данного произведения покажется близкой и приемлемой, смогут воплотить на практике уже в ближайшем будущем многие из изложенных ниже идей и предсказаний, которых в книге насчитывается более трехсот.

Думается, что данное произведение будет полезным для некоторых специфических служб, которые по своему статусу всегда находятся в тени, но при этом очень озабоченных правильным предсказанием будущего. Это касается в первую очередь государственных институтов, которые занимаются стратегическим планированием, крупнейших транснациональных компаний, а также частных организаций, объединивших единомышленников, которые стремятся заглянуть в ближайшее будущее человечества. Содержание этой книги, пропущенное через восприятие работающих там самобытных и талантливых людей, сможет воплотиться с их помощью в практические дела гораздо быстрее.

Автор особенно будет рад, если написанная им книга покажется интересной тем людям, которых во все времена было принято называть чудаками, людьми со странностями, людьми не от мира сего. Одним словом тем самобытным человеческим личностям, из рядов которых выходят мудрецы, философы, гениальные ученые и инженеры, а также гениальные политики.

Люди искусства, создающие произведения о будущем, найдут в данной книге для себя обширный материал для размышлений, который может быть положен в основу новых сюжетов, новых подходов и идей при создании фильмов, картин, книг, компьютерных игр, произведений архитектуры. Может быть талантливый художник, писатель или режиссер, оттолкнувшись от сухих строчек прогноза, сможет унестись мыслью далеко в будущее, и своим вкладом в настоящее, частицей своей души приблизит то хорошее, что написано в данной книге.

По большому счету, эта книга может быть интересна всем родившимся во второй половине двадцатого века, поскольку своевременное выполнение изложенных в ней прогнозов дает этим людям реальный шанс на долгую жизнь и может быть даже на бессмертие. Люди, наделенные властью и интеллектом, имеющие значительные финансовые, материальные и кадровые ресурсы, принявшие логику автора, объединившись для достижений общей цели, смогут превратить прогноз развития науки и техники, изложенный в этой книге в программу развития науки, техники и общества на текущее столетие. Вариант личного участия в этом важном деле ярких подвижников, убежденных в необходимости и осуществимости подобной программы собственной логикой и интуицией, наиболее близок автору.


ПЕРВОЕ ДЕСЯТИЛЕТИЕ (2000 - 2010 ГГ.)


Расшифровка генома десятков людей. Создание общедоступных баз данных генетических текстов человека. Бурное развитие сравнительной генетики человека. Работа по сопоставлению отдельных генов и их групп и кодируемых ими признаков. Определение основных групп генов, отвечающих за синтез важнейших белков человеческого организма. Создание нового класса лекарственных препаратов, направленных на нормализацию генов. Критический анализ человеческого генофонда. Теоретические основы оптимизации генома человека. Компьютерная модель «эталонного» генома человека. Совершенствование генетического оружия. Начало реализации глобальной программы «Белок человека». Первые компьютерные модели эталонных геномов сельскохозяйственных растений. Влияние технологий «компьютерной селекции» на перспективы фермерства в мире. Выращивание эталонных сельскохозяйственных растений и животных. Расцвет комбинаторной химии и применение ее в фармацевтике. Обновление ассортимента лекарственных препаратов. Теоретические основы конструирования молекул с заданными свойствами. Разработка и использование катализаторов специального назначения. Необходимость моделирования химических реакций на квантовом уровне. Использование нанотрубок при создании электронных устройств. Миниатюризация, увеличение мощности персональных и профессиональных компьютеров. Получение первых объемных микросхем при помощи технологий молекулярной сборки. Становление индустрии молекулярных роботов. Увеличение инвестиций в науку и в наукоемкие отрасли промышленности. Первые системы объемной компьютерной визуализации. Перспективы компьютерного моделирования. Начало реализации проекта «единое пространство виртуального моделирования». Начало внедрения робототехники в быт человека. Создание первых образцов носимых электронных переводчиков. Создание и применение первых компьютерных судебных программ.

После своего триумфа на рубеже столетий, впрочем, давно ожидаемого, и как следствие успешной расшифровки человеческого генома, для генетики и многих сопутствующих наук начался золотой век. В первую очередь это выразилось в увеличении финансирования теоретических и прикладных научных исследований со стороны частного капитала, который являлся барометром перспективности новых начинаний в науке, и безошибочно определял время начала их финансирования. Успешная расшифровка генома человека обозначила тенденцию к смещению приоритетов в развитии науки и техники в сторону биотехнологий и конструирования организмов с заданными свойствами. Почувствовав важность текущего момента, когда в считанные месяцы и годы могли быть заложены фундаменты будущих финансовых империй, частный капитал начал массированное движение в перспективную научную нишу. Десятки тысяч различных по уровню развития, специализации и финансовым возможностям компаний с энтузиазмом взялись за финансирование исследований, сулящих сверхприбыль в скором будущем. Сотни тысяч ученых, менеджеров, финансистов, политиков и просто подвижников от бизнеса включились в новое дело.

В короткий срок на взрывное развитие генетики отреагировали другие самостоятельные отрасли науки и производства. Вскоре на мировой рынок были представлены сверхмощные компьютеры, сверхчистые реактивы, специальное программное обеспечение и совершенное лабораторное оборудование. Не остались в стороне также и официальные научные учреждения большинства стран мира. Крупнейшие государства, стремясь сохранить контроль над развитием стратегических направлений науки, техники и производства не скупились на финансирование перспективных разработок. Во многих странах были приняты официальные и тайные программы научных исследований, соответствующие приоритетам государственной политики и экономическому потенциалу. Начинался новый этап технологического отрыва стран с высоким уровнем развития науки от стран, имеющих более слабый научный и промышленный потенциал. Новые технологии порождали новые технологии.

И хотя в большинстве случаев каждая научная и исследовательская группа работала в режиме государственной или коммерческой тайны, все же можно было говорить о коллективной общечеловеческой атаке на тайны эволюции человека, скрытые в наследственной информации. Подобного массированного натиска не могла выдержать ни одна проблема. И проблема начала сдаваться, открывая тайну за тайной.

Первым делом появились результаты расшифровки генома десятков различных людей. При этом объектами исследований становились люди, имеющие замечательные, редкие и аномальные морфологические признаки. Именно понимание механизма реализации аномалий и индивидуальных отличий имело огромную практическую ценность для изучения человеческого генома. Большое внимание уделялось изучению и анализу наследственного материала представителей малочисленных народностей, групп локального либо изолированного проживания, а также индивидуумов, выделяющихся необычными врожденными способностями и признаками. При последующем анализе полученной информации значительное внимание уделялось таким характеристикам как возраст человека, его профессиональный выбор, наличие наследственных заболеваний и многим другим. Год от года все более совершенствующая технология расшифровки генетических текстов человека способствовала постоянному удешевлению исследований человеческого генома, и расширению сферы практического применения новых возможностей. В это же время на серверах ведущих научных центров мира под давлением общественных организаций и отдельных ученых и политиков были созданы общедоступные базы данных, содержащие информацию о генетических текстах человека.

В середине десятилетия из генетики человека органично выделилась и стала отдельной дисциплиной сравнительная генетика человека. Сравнительный анализ и статистическая обработка получаемых данных позволяли делать важные заключения, сопоставляя гены человека и кодируемые ими признаки. Математические методы обработки позволяли с большой точностью сопоставлять отдельные гены и группы генов с определяемыми ими признаками. Используя общедоступную информацию, даже без понимания механизмов реализации кодируемых генами признаков, исключительно на основе корреляций и прямых сопоставлений, учеными разных стран было сделано множество открытий.

Во-первых, в основном были определены гены и группы генов, ответственные за синтез различных белков в человеческом организме. Во-вторых, в основном были определены группы генов, несущие информацию о взаимосвязях во времени синтезируемых белков между собой в процессе развития организма. В-третьих, была определена группа генов с неясными функциями.

Практическим применением полученных данных стали четкие рекомендации для большинства людей, касающиеся занятий профессиональной деятельностью, выбора места проживания и образа жизни. Полученная в результате укрупненного анализа собственного генома информация позволяла конкретному человеку жить дольше, насыщеннее и безопаснее, накладывая на одни жизненные предпочтения жесткие ограничения, и поощряя другие, благоприятные и полезные. Словом появился новый консультант по здоровому образу жизни – собственный геном индивидуума.

Некоторые открытия получили чрезвычайно быстрое распространение и применение. Так создание общедоступных баз данных генетических текстов, ответственных за наличие либо отсутствие наследственных заболеваний, способствовало выявлению сотен новых мишеней в человеческом организме для терапевтического воздействия на генном уровне. Как оказалось, подавляющее большинство наследственных заболеваний могло быть излечено путем нормализации работы отдельного гена или группы генов в функциональных клетках человеческого организма. Общая направленность на нормализацию функций больных генов непосредственно в организме человека могла быть реализована в теории двумя основными способами.

Первый – это возобновление функции дефектного гена путем исправления его, разблокирования, дополнения недостающей частью, либо замены целостным работающим геном, и т.п.

Второй способ лечения генетических заболеваний – это путь ингибирования, угнетения вредной функции больного гена. Этот способ мог быть реализован через разрушение гена, его исправление, дополнение гена нейтрализующей частью, деактивацией другими средствами и т.п.

Расцвет комбинаторной химии, повлекший за собой фармацевтический взрыв, в совокупности с достижениями генетики привел к созданию более сотни новых лекарств, позволяющих нормализовать работу дефектных генов и эффективно излечивать многие наследственные заболевания. Параллельно были разработаны новые средства доставки лекарств непосредственно в клетку к определенному участку генома, и даже к конкретному гену. Практический опыт применения первых подобных лекарств позволил заложить фундамент нового класса лекарств, направленных на нормализацию генов. Подобные «нормализаторы генов» планировалось применять в ближайшем будущем не только для исправления генетических врожденных дефектов, но и для исправления дефектов приобретенных, для восстановления функций тканей и органов человеческого организма.

Ставшая к концу десятилетия привычной процедура расшифровки генома человека и практический опыт расшифровки сотни геномов позволили провести критический анализ человеческого генофонда. Несмотря на оставшиеся нерасшифрованными миллиарды индивидуальных генетических последовательностей, возможным являлось вычленить наиболее удачные наработки эволюции, дарящие человеку крепкое здоровье, хорошие способности и активное долголетие. Была внимательно изучена также корреляция генов и наследуемых внешних признаков, к которым относились сбалансированная скелетная и мышечная система, гармоничная внешность, оптимальное функционирование органов и тканей.

Накапливающаяся интенсивно информация не могла не поставить на повестку дня вопрос о пока еще теоретической оптимизации генома человека. Достоверная информация о генах, несущих лучшие признаки, требовала систематизации, упорядочения. Лучше всего такую систематизацию было осуществлять в рамках уже расшифрованного генома человека. Для этих целей вполне подходили компьютерные модели генома человека, созданные в последние годы.

Один из вариантов подобных компьютерных моделей был выбран для проведения компьютерной оптимизации генома человека. Ежедневное и ежечасное обновление этой компьютерной модели выражалось в замене «плохих» генов на «хорошие», кодирующие информацию о благоприятных признаках в более качественном своем воплощении. Таким образом, к концу десятилетия сформировалась компьютерная модель «эталонного» генома человека. Величие этого события можно было сравнить разве что с открытием ДНК шестьдесят лет назад. Но в отличие от той эпохи научно-технический потенциал цивилизации, задействованный в решении проблем генетики, стал мощнее на порядки и в короткое время мог быть нацелен на разрешение любой сопутствующей задачи. Объединенная мощь человеческих знаний превратилась в огромную силу, определяющую дальнейшую эволюцию биосферы. Создание компьютерной модели «эталонного» генома человека навсегда сняло с повестки дня вопрос «Что делать?» для генетики в целом. Отныне перспективы генетики как науки просматривались на десятилетия вперед, и не было еще в мире ни одной науки столь близкой человеку.

Оборотной стороной процесса совершенствования модели «эталонного» генома стало создание компьютерной модели «ущербного» генома, то есть такого набора «плохих» человеческих генов, который позволял развиваться и жить человеческому организму на грани гибели. Подобная компьютерная модель имела огромную ценность для изучения граничных условий выживания человека как вида, и содержала в себе множество открытий, полезных и зачастую неожиданных.

Негативным следствием появления новой информации о геноме человека стало её активное использование для военных целей. Доступность информации о применении «нормализаторов» генов в медицине, а также открытость генетических исследований привели к тому, что в секретных лабораториях было разработано узконаправленное генетическое оружие нового поколения, способное воздействовать как на представителей различных рас, народностей, профессий, социальных групп, так и на конкретного человека. И не появлялось на Земле до этого времени оружия более страшного. Возникла реальная и страшная опасность свободного распространения по всей планете смертельного генетического материала. Первыми забили тревогу учёные. Широкая компания протеста против генетического оружия, принявшая всемирный характер, привлекла внимание мировой политической элиты к данной проблеме и способствовала своевременному принятию профилактических мер. Протест мировой общественности заставил политиков и военных пойти на подписание запрещающих конвенций и соглашений, разработке мер жесткого многостороннего контроля. А земная цивилизация приобрела новый фактор риска – возможность внезапного использования генетического оружия. Единственным, если можно так выразиться, положительным моментом, являлось то, что военные лаборатории, разрабатывающие генетическое оружие, как правило, разрабатывали и способы борьбы с ним, в том числе и защитные средства на генном уровне, что при рассекречивании военной информации было крайне интересным для официальной науки.

Расшифровка генетических текстов человека и других организмов земной биосферы несколько удовлетворила человеческое любопытство. Во всяком случае, стало понятным, какими словами и на каком языке записана в наследственном веществе человека информация о строении и развитии человеческого организма. И даже можно было сказать с уверенностью, что многие из этих слов описывают конкретные признаки и этапы развития человеческого организма. Не более. Вопросы следующего порядка, каким образом трансформируется информация, записанная в геноме человека в живой, осуществляющий обмен веществ, энергии и самовоспроизводящийся организм, остались в большинстве своем без ответа. А ведь только полные и исчерпывающие ответы на эти основополагающие вопросы позволили бы прикладной генетике приступить к реализации следующей задачи – практическому улучшению организма человека.

Осознавая необходимость продвижения вперед в научных дисциплинах, изучающих человека, государственные организации и частные компании большинства развитых стран с небольшим отрывом друг от друга начали самостоятельные исследования, которые вскоре объединились во всепланетную глобальную программу «Белок человека».

Выполнение этой программы, рассчитанной на срок тридцать лет, должно было, как ожидалось, привести к следующим результатам:

• определению пространственной структуры всех белков, синтезируемых в человеческом организме;
• изучению функций всех белков, синтезируемых в человеческом организме, а также чужеродных белков, используемых в метаболических реакциях;
• изучению механизмов формообразования человеческого организма;
• пониманию причинно – следственных связей ген – белок и белок – ген;
• систематизации всех биохимических реакций, осуществляемых в организме человека;
• пониманию механизмов связывания химических веществ с белками, синтезируемыми в организме человека.

Конечным результатом выполнения этой программы виделась трехмерная компьютерная интерактивная модель человеческого организма, вместившая в себя все полученные знания.

Ожидаемые гигантские затраты трудовых и финансовых ресурсов, связанные с выполнением программы «Белок человека» не страшили мировую научную и финансовую элиту. Практический опыт, полученный при расшифровке генома человека, изменил восприятие масштабов возможного для человечества, сделал повседневной и обыденной работу с астрономическим количеством объектов и действий. Миллиарды нуклеотидов, миллиарды пикселов, десятки миллиардов молекул – оперирование такими величинами стало привычным в работе генетиков, программистов, технологов, химиков, компьютерщиков и других специалистов. Человечество со спокойным упорством принялось за решение очередного блока задач.

На общем фоне глобального интереса к генетике человека были менее заметны достижения генетики в других областях. А они были не менее впечатляющими. Например, технологии, используемые при расшифровке генома человека, с успехом были применены для расшифровки генетических текстов сельскохозяйственных растений, животных, грибов и микроорганизмов. Методы сравнительной генетики позволили в короткие сроки создать компьютерные модели эталонных геномов многих растений и животных. В первую очередь это касалось, конечно же, растений. Индустриальные способы расшифровки геномов позволили быстро получать генные тексты десятков сортов одного и того же вида растений и путем сравнения определять участки генома, отвечающие за выдающиеся признаки. К концу десятилетия начался бум «компьютерной селекции». Поскольку затраты на эти технологии были относительно невелики, а результаты предвиделись скорыми и впечатляющими, то инвестировать средства и оборудование в новую индустрию активно стали также представители среднего бизнеса. Свежие силы и дополнительный капитал дали новый мощный импульс развитию технологий «компьютерной селекции». Реальностью стало получение высокоурожайных и сверхустойчивых сортов сельскохозяйственных растений в различных климатических условиях планеты.

Подобная резвость представителей среднего бизнеса серьезно напугала поневоле консервативных фермеров развитых стран. Боязнь остаться без работы, потерять планируемую прибыль, а если называть вещи своими именами, боязнь за будущее своих семей, привели к массовым выступлениям фермеров, созданию агрессивных общественных организаций, лоббированию новых законопроектов. Отдаленными последствиями массового применения технологий «компьютерной селекции» виделись смена приоритетов в выборе выращиваемых сельскохозяйственных культур, повышение уровня безработицы в фермерской среде и укрупнение фермерских хозяйств.

Использование новейших технологий при создании улучшенных сортов и штаммов грибов и микроорганизмов для применения в перерабатывающей и пищевой промышленности, также получило широкое распространение. Подобные разработки, хотя и требовали повышенной осторожности и скрупулезных испытаний, гарантированно приводили к значительному улучшению качества пищевых продуктов, что всегда было первоочередной задачей в приоритетах развития пищевой индустрии.

Что же касается практической сборки «эталонного генома» важнейших сельскохозяйственных животных и последующего выращивания на его основе эталонных животных, то в этом отношении существовали серьезные трудности. Академическое изучение генных текстов и создание компьютерного «эталонного генома», то есть те вещи, к которым общественное мнение относилось терпимо, не могли быстро дать практические результаты по причине невозможности проверить теоретические результаты на практике. Даже при благоприятном отношении к выращиванию эталонных животных со стороны общественности, результаты могли быть получены не очень скоро по причине длительности процесса роста и взросления животных. Однако же в действительности общественное мнение, терпимое к опытам с растениями, крайне негативно относилось к генетическим опытам над животными. Общественность не без оснований усматривала в этом прямую аналогию с экспериментами над человеком.

Первое десятилетие нового века ознаменовалось также расцветом комбинаторной химии, научной отрасли, которая довела до совершенства экстенсивный метод проб и ошибок при создании полезных химических соединений. Традиционному перебору вариантов строения химических соединений были приданы индустриальные масштабы. Синтез химических соединений под заказ стал одним из приоритетных для бизнеса направлений инвестирования в науку и одним из основных направлений деятельности научных учреждений химической направленности. Методы комбинаторной химии позволили повысить производительность труда специалистов химиков, занимающихся синтезом новых соединений в сотни и тысячи раз. Если при использовании традиционных методов синтеза среднестатистическому специалисту требовалось неделя, чтобы найти в первом приближении вещество, обладающее необходимыми свойствами, то технологии комбинаторной химии позволили синтезировать в неделю около тысячи веществ – кандидатов.

Возникшая новая задача, как из синтезируемых веществ – кандидатов отобрать лучшие и наиболее эффективные, решалась столь же масштабно, на основе индустриальных подходов. На биологическую активность (а ведь именно фармацевтика была основным заказчиком и потребителем продуктов комбинаторного синтеза) проверялось не каждое вещество в отдельности как прежде, а одновременно сотни и тысячи полученных веществ – кандидатов. Подобные индустриальные технологии позволили в тысячи раз увеличить количество исследуемых в фармакологии веществ, и как следствие, удешевить поиск новых лекарственных препаратов и повысить эффективность вновь полученных препаратов. И все же отобранные вещества – кандидаты подвергались длительным и скрупулезным испытаниям, прежде чем получали путевку в жизнь. Иными словами, индустриальный подход не работал на конечной стадии испытаний синтезированных химических веществ, при проверке их на биологическую активность. По-прежнему требовались натурные испытания на сложных биологических объектах. Изучение действия нового препарата на живой организм, а также отдаленных последствий его применения, как и ранее, требовало существенных денежных затрат.

Технологии комбинаторной химии положили начало формированию новой науки, занимающейся конструированием химических соединений с заданными свойствами или попросту химического конструирования. Новой науке было изначально гарантировано уважительное и лояльное отношение со стороны общества, хотя бы только потому, что человек сам являлся продуктом химического конструирования в ходе естественной эволюции. Несмотря на присущие ей недостатки, комбинаторная химия внесла значительный вклад в эволюцию химии как всеобъемлющей науки. Актуальным направлением исследований стало компьютерное моделирование процессов взаимодействия нескольких химических соединений. Подобные знания являлись основополагающими и были необходимы как теоретическая основа конструирования химических соединений с заданными свойствами. Постановка учеными перед собой масштабных задач высветила недостаточность существующих знаний о взаимодействии нескольких химических соединений. Без четкого и ясного понимания всех нюансов взаимодействия химических соединений невозможным было получение добротных химических продуктов.

Создание качественных материалов с заданными свойствами должно было кардинальным образом повысить производительность труда в масштабах планеты, решить многие экологические проблемы и создать оптимальные условия и возможности для проживания людей. Заманчивые перспективы породили приток капитала в теоретические исследования взаимодействия нескольких химических соединений, а также в смежные отрасли науки и промышленности. Многие государственные и частные предприятия и научные организации в разных странах сконцентрировали свои усилия на уточнении теоретических представлений о взаимодействии химических соединений и на разработке программного обеспечения.

Пока мировая наука и прогрессивный бизнес осваивали новые наукоемкие экономические ниши, реально работающие технологии комбинаторной химии привели к обновлению ассортимента лекарственных препаратов в мире в течение первого десятилетия нового века более чем на две трети. Новые лекарственные препараты были более эффективными, безопасными и при этом дешевле своих предшественников, зачастую в несколько раз.

Кроме фармакологии достижения комбинаторной химии активно применялись при разработке средств защиты растений, создании препаратов ветеринарии, утилизации химических веществ.

Общие тенденции совершенствования химических технологий требовали существенного уменьшения энергетических затрат на единицу продукции, повышения чистоты и качества синтезируемых соединений, безотходного производства и экологической безопасности. На практике эти тенденции выражались в необходимости понижения температуры и давления, при которых осуществлялись химические реакции, повышения коэффициента использования исходных материалов и реактивов. Удовлетворить таким многообразным и зачастую противоречивым требованиям можно было, только применяя совершенные узконаправленные катализаторы. Понимание этого со стороны ориентированного на высокие технологии бизнеса привело к притоку капитала в академические и прикладные исследования, касающиеся механизма действия катализаторов.

Необходимость создания совершенных катализаторов потребовала разработки программного обеспечения для компьютерного моделирования процессов взаимодействия двух и более химических соединений. Сложность данной проблемы заключалась в том, что моделирование перспективных каталитических химических реакций при помощи сверхмощных компьютеров, а именно такой подход позволял разработать совершенные катализаторы, тормозилось по ряду объективных причин. Самой главной из них являлась недостаточная мощность существующих суперкомпьютеров, что не позволяло в реальном времени производить необходимые вычисления при решении уравнений квантовой теории столкновений с учетом перераспределения частиц. Были и другие причины, обоснованные неполнотой теоретических представлений во многих сопутствующих научных дисциплинах, а также отсутствием необходимых производственных технологий. Одним словом, дальнейшее движение вперед требовало комплексного подхода к проблеме компьютерного моделирования химических реакций, включающего в себя уточнение теоретических знаний, создание эффективного программного обеспечения и возможность сосредоточения для решения задач достаточных компьютерных мощностей. А пока наука не получила возможностей для точного моделирования химических реакций, на практике применялись методы компьютерного моделирования с той или иной степенью приближения к реальности.

Вопросы моделирования взаимодействия нескольких химических соединений являлись ключевыми для продвижения вперед многих технологий. К их числу относились и нанотехнологии. К средине десятилетия появились первые плоды совместной работы множества научных коллективов. Были изготовлены и опробованы на практике первые объемные электронные схемы, состоящие из активных элементов с размерами, немногим большими, чем размеры единичных молекул. Подобные электронные схемы были построены из тех же химических элементов и их соединений, которые ранее использовались в электронике, то есть с использованием полупроводников и материалов с высокой электропроводностью, новшеством было кардинальное уменьшение размеров активных элементов. При переходе к наномасштабам определяющими факторами стали квантовые свойства вещества и квантовые эффекты. Электрон при этом описывался волновой функцией, а распространение рабочего сигнала в веществе определялось интерференцией, туннельным эффектом через потенциальные барьеры, и квантовыми ограничениями. Объемные электронные схемы позволили довести их рабочие частоты до триллиона Герц.

В это же время во многих лабораториях мира проводились эксперименты по проектированию и изготовлению электронных устройств на основе углеродных нанотрубок. При тщательном рассмотрении углеродные трубки оказались многообещающим и перспективным материалом для электронной промышленности. Зависимость электрических свойств нанотрубок от их геометрических параметров позволила получать активные элементы с металлическими или полупроводниковыми свойствами, а также чередовать участки с металлической и полупроводниковой проводимостью в пределах отдельного активного элемента. Кроме этого важнейшим свойством была возможность использования самих нанотрубок, как соединительных проводов в объемных электронных схемах.

Дальнейшая эволюция компьютера шла по ставшему традиционным за последние полвека пути. Процессоры становились все мощнее, а микросхемы все миниатюрнее. Потребляемая мощность компьютеров уменьшалась, а их быстродействие увеличивалось. Тенденции касались как персональных компьютеров, так и суперкомпьютеров. Целью, к которой стремились разработчики компьютеров, было достижение мощности, сравнимой с мощностью человеческого мозга, и эта цель казалось, была уже близка. С помощью фотолитографических технологий производства интегральных микросхем, доведенных до совершенства, стало возможным производить единичные суперкомпьютеры, выполняющие десять в тринадцатой степени операций в секунду (10 Терафлоп). Учитывая, что человеческий мозг выполняет в секунду десять в шестнадцатой степени - десять в семнадцатой степени операций, казалось, что желанная цель вот-вот будет достигнута. Однако, учитывая, что суперкомпьютеры представляли собой не единичный процессор, с которым можно сравнить человеческий мозг, а сотни и тысячи отдельных процессоров, выполняющих параллельную работу, то реальное отставание единичного процессора от мощности человеческого мозга составляло до десяти миллионов раз.

При таких параметрах мощности компьютеров произошло достижение физического предела технологий фотолитографии, который накладывал ограничения на дальнейшую миниатюризацию планарных микросхем. Для того чтобы приблизиться к структурным решениям, реализованным в человеческом мозге, требовалось повторить в электронных схемах нейронные (объемные) схемы, свойственные мозгу человека. Необходимые схемные решения в металле не могли быть осуществлены по прежней технологии. Существующий уровень знаний оставил для компьютерной эволюции всего один путь – строительство активных элементов и микросхем при помощи нанотехнологий.

Технологические методы, отработанные в лабораторных условиях, позволяли изготавливать активные элементы микросхем размером с молекулу и объединять их в многослойные трехмерные схемы. На практике все это выражалось созданием единичных экземпляров несложных микросхем, мало пригодных для использования в реальных компьютерах, и в основном характеризующих потенциал нанотехнологий. И хотя технологии молекулярной сборки были уже неплохо отработаны в лабораторных условиях, для их промышленного внедрения требовалось преодолеть существенные трудности. Эти трудности носили количественный и временной характер. Необходимо было просто много сделать в плане создания производственной и инструментальной базы, развития сопутствующих отраслей, и все это требовало затрат времени. Для получения конкурентоспособной микросхемы требовалось расположить в строгом порядке десятки миллионов молекул нескольких химических соединений, при этом неправильное расположение всего нескольких молекул могло привести к недопустимому снижению качества изделия. Разумеется, ни один добросовестный и педантичный сотрудник, даже вооруженный микроскопом и приспособлениями для перемещения отдельных молекул, был не в силах собрать с необходимой точностью даже единственную трехмерную микросхему. Чтобы выполнить такой колоссальный объем работы необходимы были механизмы, способные манипулировать отдельными молекулами, бережно перемещать их и устанавливать в нужное место. Учитывая миниатюрные размеры рабочего поля и величину объектов при осуществлении молекулярной сборки, очевидной становилась необходимость применения сборочных механизмов для молекулярной сборки, имеющих размеры, сравнимые с размерами молекул.

Молекулярные роботы, которые являлись необходимым инструментом новых сборочных технологий, также необходимо было еще сконструировать и построить. Требовалось значительное время для подготовки сложной производственной базы по выпуску молекулярных роботов и последующего полноценного их промышленного внедрения. Производство трехмерных микросхем требовало шлифовки большого количества существующих высоких технологий и создание целого ряда новых. В этом и заключалась основная трудность. С другой стороны массированная атака на одну из узловых проблем современности породила множество положительных дополнительных эффектов. Ограниченность сроков, определенных для решения многих второстепенных проблем, привела к оживлению работ по многим узким и специализированным направлениям. Перспективные исследования начали привлекать серьезных инвесторов, что незамедлительно сказалось на увеличении числа открытий, и привело к интенсификации научной деятельности в финансируемых отраслях.

Значительный импульс развития также получило мировое промышленное производство в целом. Производство сверхчистых химических элементов и их соединений, создание систем автоматического управления производством, контроль качества, разработка и производство новых видов промышленного оборудования – далеко не полный перечень производственных отраслей, которые были затронуты процессами реконструкции и переоснащения при переходе к технологиям молекулярной сборки трехмерных микросхем.

Следует заметить, что молекулярные роботы – сборщики являлись по своему функциональному назначению близкими аналогами катализаторов, которые были широко представлены как в химии органического синтеза, так и в природных живых объектах. Природные и искусственные катализаторы можно было назвать молекулярными роботами – сборщиками, поскольку они осуществляли молекулярную сборку сложных органических молекул. А молекулярные роботы – сборщики, которые разрабатывались для целей молекулярной сборки трехмерных микросхем, можно было определить как специализированные катализаторы для сборки специфических молекул. Или иначе, как специализированные катализаторы для производства процессорного вещества. Подобное сходство являлось проявлением глубокого сродства двух наук и отражало единство и универсальность общих законов мироздания. Этот пример характеризовал общую тенденцию к объединению в единую науку таких различных, казалось дисциплин как химия, кибернетика, биология, физика микромира и других. Тенденция эта становилась все более заметной при переходе к технологиям, воздействующим на молекулярный и атомарный уровни строения материи.

Массированный натиск на проблему создания трехмерных микросхем вскоре дал положительные результаты. К концу десятилетия появились первые объемные процессоры на трехмерных микросхемах с рабочей частотой миллиард Герц. Причем микросхемы, вполне годные для массового применения в компьютерах, изготавливались по технологиям молекулярной сборки.

В начале нового десятилетия произошло еще одно замечательное событие, вплотную затрагивающее будущее компьютеров, как впрочем, и будущее всего человечества. Развитие компьютерных технологий, а также достижения в области электронной промышленности позволили известному более пятидесяти лет явлению голографии шагнуть на качественно новый уровень и стать в один ряд с новейшими технологиями, такими как нанотехнологии и генная инженерия.

Как это нередко бывало в истории науки, практически одновременно, в нескольких странах, в научных лабораториях, в основном военных были разработаны компьютерные системы объемной визуализации, использующие принципы голографии. Следует пояснить, что голографическая запись изображения получается при сложении (интерференции) двух лазерных лучей. Причем один из лучей должен быть отраженным от фотографируемого предмета. Тогда второй лазерный луч, складываясь с отраженным лучом, дает интерференционную картину, которая фиксируется на фотопластинке. Сделанный снимок при освещении его лазерным лучом позволяет получить объемное изображение сфотографированного предмета. Это изображение визуально находится за поверхностью пластинки.

Получить объемное изображение предмета, висящее непосредственно в воздухе (неотъемлемый атрибут фантастических фильмов) стало возможным только после появления технологий управления каждым единичным элементом изображения. Единичный элемент изображения, висящий в воздухе (точку), удалось создать в результате сложения двух лазерных лучей, причем один из них являлся опорным, а второй отраженным от жидкокристаллического элемента, который способен был создавать оптические задержки. Подобная схема позволяла получать единичный элемент изображения непосредственно в воздухе, да к тому же и перемещать его в пространстве. Совокупность жидкокристаллических элементов, способных изменять коэффициент преломления под действием электромагнитного поля, позволяла формировать в пространстве равнофазные поверхности или волновые фронты, что визуально воспринималось как поверхности воспроизводимого предмета.

Возможность получения качественных объемных изображений, меняющихся во времени, причем непосредственно в воздухе, породила перспективы применения систем объемной визуализации в самых различных областях науки и техники и стала поистине революционным достижением, затрагивающим все стороны человеческого существования. Реальностью становилось создание в ближайшем будущем объемных компьютерных моделей явлений, процессов, предметов и живых организмов, а на горизонте замаячили перспективы интерактивного компьютерного моделирования. В свою очередь возможность достоверного компьютерного моделирования объектов неживой и живой природы, а также явлений, эффектов, процессов, в том числе сложных и вероятностных, станет венцом человеческого гения и по праву займет место в ряду высоких технологий. Высокий уровень земной науки и техники, характеризующийся существованием множества достоверных компьютерных моделей объектов и явлений, как ожидалось, будет способствовать переходу человеческой цивилизации на более высокий уровень развития. При этом в несколько раз будут снижены трудовые, энергетические и ресурсные затраты, необходимые для оптимального функционирования и развития научных исследований, промышленности, сельского хозяйства, и многого другого.

В первом десятилетии перед человечеством, встало множество серьезных и масштабных задач. К ним можно было отнести конструирование химических веществ с заданными свойствами, оптимизацию генома человека и других организмов, а также долгосрочное экономическое, политическое и социальное прогнозирование. Задачи такого уровня невозможно было эффективно решать без использования достоверных компьютерных моделей. Включающие в себя тысячи и миллионы составляющих, связанных причинно-следственными и временными связями, такие задачи можно было решать только перебором компьютерных вариантов в реальном режиме времени. Опыт использования компьютерных моделей для решения одной выделенной узкой задачи был неприемлем для решения задач высокой степени сложности и новизны. Во-первых, по причине сложности и новизны самих задач. Во-вторых, по причине отсутствия наглядности в процессе получения промежуточных результатов. Третьей причиной являлось то, что компьютерное моделирование в ближайшей перспективе должно было затронуть все стороны жизни человека, и поэтому требовался некий общий фундамент, своеобразный универсальный свод правил для унифицированного моделирования задач в самых разнообразных областях человеческой деятельности. Иными словами сама жизнь требовала создания универсального способа компьютерного моделирования и нового инструментария для реализации такого способа.

Наука и техника первого десятилетия на пределе своих возможностей все же подошли к началу воплощения в жизнь универсального всеобъемлющего способа компьютерного моделирования. Были заложены теоретические основы единого, многоуровневого виртуального пространства, в котором предполагалось осуществлять решение всех задач, связанных с построением достоверных компьютерных моделей. По сути, предполагалось ввести единые стандарты на строительство компьютерных моделей. Такие достижения последних лет как создание систем объемной компьютерной визуализации, сверхмощные компьютеры, совершенное программное обеспечение, все более полные научные знания о принципах строения и функционирования материи, способствовали тому, что в ближайшем будущем технологии компьютерного моделирования займут первое место среди высоких технологий. Как ожидалось, в скором будущем процессы отработки промышленных технологий, конструирование новых веществ, проверка научных теорий и многие другие действия, будут осуществляться путем компьютерного моделирования. Причем процесс этот будет наглядным, представляющим собой ряд меняющихся объемных изображений, подверженных интерактивному корректированию.

Робототехника и производство роботов в течение первого десятилетия нового века также сделали существенный шаг вперед. Ставшее обыденным использование роботов в технологических процессах охватывало все большее число производственных отраслей. Это происходило настолько естественно и бесконфликтно, что оставалось незамеченным широкой общественностью. С каждым годом область применения роботов расширялась, захватывая кроме производства и другие сферы человеческой деятельности. Особенно хорошо роботы зарекомендовали себя в процессах сборки в самых различных отраслях машиностроения. Неутомимые работники и контролеры, практически не совершающие ошибок, они трудились эффективнее, чем люди и обходились для работодателя дешевле, чем наемные работники. Большинство применяемых производственных роботов имели жесткое программное обеспечение, регламентирующее их деятельность в узких пределах. Однако в некоторых технологических процессах начинали применяться роботы с элементами искусственного интеллекта. Соответствующее программное обеспечение позволяло им выполнять сложные функции в многофакторном пространстве ограничений. Роботы с зачатками интеллекта использовались для контроля над производством, особенно при использовании безлюдных технологий, то есть в тех местах, где нельзя было однозначно предусмотреть все возможные негативные ситуации. Например, в химическом производстве такие роботы, основываясь на показаниях приборов и общих знаниях о технологическом процессе, могли предвидеть возможность аварии в том или ином месте, вовремя переключиться на резервные мощности и вызвать специалистов-ремонтников для устранения неисправности.

Появление мощных микропроцессоров, а также создание качественных исполнительных механизмов позволило компаниям, производящим роботов, совершить прорыв в быт человека. Вначале робкие предложения по продаже роботов, выполняющих домашние функции, воспринимались обществом достаточно настороженно и с опаской. Однако год за годом роботы внедрялись в быт человека все больше и интенсивней, и в конечном итоге стали его неотъемлемой составляющей. Особенно хорошо «прижились» в человеческом жилище роботы, выполняющие охранные и контролирующие функции. Такие роботы могли в отсутствие хозяев неделями контролировать состояние жилища и выполнять некоторые ремонтные функции самостоятельно, например, прерывать в случае аварии подачу воды и газа, закрывать окна при непогоде. Непосредственно интеллектуальные функции роботов выражались в их способности принимать правильные решения при изменении температуры в жилище, в случае аварийного состояния электроприборов, неправильного положения входной двери и окон, неадекватного поведения домашних животных. Роботы могли самостоятельно вызвать соответствующие службы в случае возникновения пожара, попытки проникновения в жилище, прорыва воды, газа, и т.п. При этом они могли отличать повышение температуры пола, стен или мебели в освещенных солнцем местах от несущего опасность повышения температуры в местах соединения электрических проводов. Постепенно бытовые роботы становились привычным элементом человеческого быта, занимая место рядом с домашними животными и средствами информационного обеспечения.

К концу первого десятилетия значительные успехи были достигнуты в области разработки программного обеспечения. В частности были созданы универсальные программы для работы со сверхбольшими базами данных, которые можно было одинаково эффективно использовать во многих областях человеческой деятельности. Основной областью применения программного обеспечения являлись научно-исследовательские работы в генетике, биохимии, химии, социологии, а также моделирование испытаний высокоэнергетического оружия. Применение новых разработок в быту, имеющих общественную значимость, проявилось в создании средств компьютерного перевода.

Первые образцы носимых электронных переводчиков представляли собой устройства, состоящие из системы акустического распознавания звуков, произносимых человеком, мощного процессора, и системы воспроизведения звуков, слов и часто используемых предложений. Подобные электронные переводчики позволяли людям, не владеющим языком собеседника, общаться между собой весьма эффективно. Около семидесяти процентов произносимых человеком звуков идентифицировались такими устройствами правильно. Программный корректирующий фильтр исправлял на стадии перевода еще десять – пятнадцать процентов воспринятого звукового материала. Именно благодаря качественному программному обеспечению уже первые модели электронных переводчиков позволяли собеседникам полностью понимать друг друга. В первую очередь это касалось несложного бытового общения. Для профессионального общения использовались электронные переводчики, способные идентифицировать специальные технические и научные термины. Профессиональный перевод пока еще был недостаточно эффективен, правильная идентификация произнесенных терминов составляла не более шестидесяти процентов. Правда, свойственная специалистам привычка обсуждать проблему с разных сторон способствовала хорошему уровню понимания при их общении. К тому же программное обеспечение позволяло осуществлять автоматическую и ручную подстройку при восприятии ключевых слов и понятий, в том числе и сленговых, делать эффективные звуковые сокращения. В общем, несколько специалистов, разговаривающих на разных языках, в конечном итоге после соответствующей настройки своих электронных переводчиков способны были понять друг друга правильно.

Появление носимых электронных переводчиков запустило некоторые социальные процессы. В частности увеличилось количество людей, не владеющих иностранными языками, самостоятельно путешествующих по зарубежным странам. Представители мелкого и среднего бизнеса, студенты, люди искусства более не нуждались в дорогих услугах переводчиков. Чувствуя себя комфортно в разноязычном окружении, они могли заниматься продвижением своей продукции, получением знаний либо изучением культурных достопримечательностей при минимальных затратах. Негативной стороной распространения электронных переводчиков являлась потенциальная ненужность профессии переводчика, позитивной стороной стало оживление международных связей и торговли, оживление мелкого бизнеса, сближение мировосприятия людей разных национальностей. Технологии компьютерного перевода, шагнув за пределы научных лабораторий, распространялись все шире. Очень выгодные в сфере обслуживания, начиная от ресторанов и закусочных и заканчивая стационарными установками в аэропортах и местах культурного паломничества, электронные переводчики выполняли функции справочного бюро, заменяли гидов и официантов, выполняли множество других функций.

Не менее ярким событием десятилетия стало создание и применение первых судебных программ, помогающих судьям вынести решение. Подобные программы в первую очередь использовались в странах, имеющих прецедентное право. Действительно, только при компьютерном анализе и переборе вариантов можно было учесть все тонкости и нюансы десятков миллионов судебных дел, найти наиболее удачные судебные решения прошлых десятилетий и столетий, и вынести на рассмотрение судей варианты возможных судебных решений. Конечно, окончательное решение оставалось за человеком. Но уже первый опыт применения компьютерных судебных программ в США, показал, что более половины рекомендуемых судебных решений принимаются судьями без изменений, как наиболее правильные. Изначально судебные программы применялись при рассмотрении бытовых, административных нарушений и несложных уголовных преступлений. Их применение способствовало интенсивному переводу всех накопленных за сотни лет судебных решений в электронную форму, удобную для обработки средствами программного обеспечения. Широкое применение судебных программ породило в обществе очередные дискуссии на тему, сможет ли компьютер полностью заменить человека при вынесении судебных решений по всем видам нарушений и преступлений. Создание и практическое использование судебных программ также привело к некоторым социальным последствиям, поскольку затрагивало интересы практикующих юристов, юридических учебных заведений и государственных чиновников

ВТОРОЕ ДЕСЯТИЛЕТИЕ (2010-2020 ГГ.)

Расцвет сравнительной генетики человека. Совершенствование базы данных генетических текстов человека. Изучение механизмов формообразования человеческого организма. Понимание некоторых причинно-следственных связей, определяющих влияние генов на форму и наоборот. Завершение в основном сопоставления отдельных генов и их групп и кодируемых ими признаков. Определение пространственной структуры важнейших белков человека при помощи новых технологий. Трудности при сопоставлении групп генов и кодируемых ими белковых молекул. Методы определения пространственной структуры белковых молекул. Компьютерная цитология. Изучение последовательностей «белок - биохимическая реакция». Первые компьютерные модели клеток человеческого организма. Создание интерактивной компьютерной модели неспециализированной клетки человека. Начало теоретических работ по оптимизации человеческого организма. Первые оптимизированные сельскохозяйственные растения. Трудности нравственного порядка при создании оптимизированных животных. Национальные программы по оптимизации важнейших сельскохозяйственных растений и животных. Новая концепция питания человека. Лечение большинства наследственных заболеваний. Лечение многих форм рака. Широкое использование класса лекарств, нормализующих работу генов. Применение иммунных комплексов для лечебных и профилактических целей. Совершенствование компьютерной модели эталонного генома человека. Компьютерные модели эталонных геномов некоторых животных. Поиск биологически активных веществ, способных взаимодействовать с ДНК человека. Понимание механизмов связывания биологически активных веществ с определенными участками ДНК. Средства целевой доставки препаратов генной терапии. Перспективы применения технологий генного регулирования для человеческого организма. Применение средств генного регулирования для выращивания тканей и органов вне организма человека. Использование в военных целях знаний о генном регулировании. Промышленные селективные технологии на основе специфических белков. Извлечение полезных компонентов из морской воды. Разработка универсального программного обеспечения для сведения воедино существующих научных баз данных. Производство суперкомпьютеров мощностью в один миллион Терафлоп. Совершенствование систем компьютерной визуализации. Единые стандарты на создание трехмерных изображений и компьютерных моделей. Прорыв в понимании процессов запоминания и мышления в человеческом мозгу. Новые способы ввода информации в мозг человека. Технологии каталитических и абсорбционных матриц. Получение первых объемных микросхем методами молекулярной сборки. Производство различных материалов с заданными свойствами. Получение новых видов керамики с улучшенными свойствами. Разработка искусственных фотокатализаторов для получения молекулярного водорода из воды. Разложение воды на водород и кислород низкоэнергетическими фотонами. Изменение структуры сырьевой базы мировой энергетики. Трудности при использовании водородного горючего. Новые технологии хранения водорода. Роботы – домашние помощники и секретари. Производство микророботов.

Второе десятилетие двадцать первого века стало периодом бурного расцвета сравнительной генетики человека. К этому времени были созданы и постоянно совершенствовались интеллектуальные автоматические системы, которые позволяли при незначительном участии специалистов расшифровывать генетические тексты генома человека. В начале десятилетия подобными исследованиями занимались большие коллективы генетиков-аналитиков, насчитывающие в своем составе несколько сот участников. Расшифровка каждого нового генома требовала существенных денежных затрат, участия множества специалистов, тщательного отбора генетического материала и являлась недоступной для подавляющего большинства населения планеты. Вместе с тем, существовал постоянный спрос на расшифровку собственных генетических текстов со стороны богатых людей планеты, желающих из любопытства или по необходимости получить подробную информацию о собственном генетическом строении. Научная ценность такой информации была несколько ниже, чем полученная учеными в плановых исследованиях при выполнении научных программ. Причиной этого являлись ограничения этического, юридического и финансового характера, налагаемые на полученные данные по требованию заказчика исследований. И все же полученная информация существенно помогала развитию сравнительной генетики человека, способствуя нахождению новых обобщений, взаимосвязей и корреляций.

К концу десятилетия процедура расшифровки индивидуального генома значительно удешевилась и стала доступной для среднего класса. Это произошло благодаря появлению полностью автоматических систем расшифровки генетических текстов, оснащенных интеллектуальным программным обеспечением. Расшифровка генома человека перешла в разряд обыкновенных медицинских процедур и исследований. Во многих крупных городах планеты на базе существующих центров генетических исследований стали оказываться новые виды услуг – частичная или полная расшифровка индивидуального генома человека. Удешевление генетических исследований привело сразу к нескольким положительным последствиям. Во-первых, средний класс стал массовым потребителем новых услуг, обеспечивая тем самым финансирование все новых направлений в сравнительной генетике человека. Во-вторых, ученые получили для работы постоянный приток дополнительной и недорогой информации. В-третьих, качество этой информации было заведомо высоким, поскольку расшифровкой собственного генома занимались люди либо с наследственными заболеваниями, либо с выдающимися признаками, как психологическими, так и морфологическими. Необходимость и вера в свою исключительность, категории столь почитаемые человеком, стали теми факторами, которые обеспечивали достаточно представительную и интересную выборку индивидуальных генетических текстов из общего генофонда человечества.

Успешное применение технологий расшифровки индивидуальных генетических текстов на повестку дня выдвинуло вопрос о всеобщей генетической паспортизации человека. У этой идеи, которая вполне могла осуществиться уже в ближайшем будущем, были как сторонники, так и противники. Основным аргументом первых являлась вера в то, что человеку необходимо указывать верный жизненный путь, исходя из его генетических предпосылок и признаков, даже в принудительном порядке. А для этого необходим свободный доступ к полной наследственной информации о человеке. Геном человека, по их мнению, предопределял образ жизни индивидуума, выбор профессиональной деятельности и увлечений, а также выбор партнера для создания семьи и обзаведения потомством. Противники идеи всеобщей генетической паспортизации говорили об опасности дискриминации человека по генетическим признакам, о свободе выбора образа жизни, о тотальном контроле над людьми и т.п. Как всегда в подобных случаях споры то разгорались, то затухали, а колесо прогресса продолжало неумолимо катиться вперед.

Удешевление генетических исследований привело к тому, что в распоряжении ученых появилось большое количество новой информации. Поступающая информация способствовала формированию достаточно полной базы данных генетических текстов человека. Анализ обобщенных данных, полученных на основе расшифровки нескольких тысяч индивидуальных геномов, в том числе и геномов человеческих зародышей, позволил с большой точностью сопоставить большинство генов и групп генов с морфологическими признаками человека и с функциями белков, вырабатываемых в организме человека.

Удалось также определить группу так называемых «архитектурных генов», ответственных за трехмерные параметры человеческого организма (внешний вид, размер, количество и расположение органов). «Архитектурные гены» реализовывали заложенную в них «программу» на этапе формирования из оплодотворенной клетки новорожденного организма, или иными словами регламентировали развитие зародыша. Основной функцией «архитектурных генов» являлось обеспечение правильной пространственной организации растущего организма. Поскольку все гены реализуют свои «программы» посредством синтеза белковых молекул, то параллельно с определением группы «архитектурных генов» также были определены белки, обеспечивающие пространственную организацию развивающегося человеческого организма. С целью систематизации обширной информации были составлены маршрутные карты общего вида «ген – белок – признак». Такие маршрутные карты содержали описание механизмов реализации признаков, а также описание известных взаимосвязей между генами, белками и признаками. Таким образом, была определена укрупненная картина процессов, сопровождающих рост и развитие человеческого организма, во всей своей сложности, включая схему подчиненности генов, временные параметры работы генов, взаимоотношения генов, белков и признаков между собой.

И хотя создание завершенной картины функционирования «архитектурных генов» требовало существенных затрат времени и интеллектуальных титанических усилий, основные принципы и механизмы их работы были уже поняты. Группа «архитектурных генов» насчитывала около шести тысяч генов, которые в своих различных комбинациях кодировали информацию о синтезе нескольких десятков тысяч белков.

Также в основном была определена группа генов, ответственных за процессы метаболизма, как на клеточном уровне, так и на уровне тканей, отдельных органов и всего организма. Такие гены определяли посредством функциональных белков, как правило, единичную биохимическую реакцию, либо несложную последовательность биохимических реакций. Маршрутные карты для генов, определяющих процессы метаболизма, имели вид «ген – белок – биохимическая реакция». Подобных маршрутных карт было составлено около тридцати тысяч, в то время как для полного описания всех существенных метаболических реакций человеческого организма требовалось отследить порядка двухсот тысяч биохимических реакций, которые осуществлялись при участии сотен тысяч белков.

Изучение этой наиболее обширной группы генов сталкивалось с серьезными трудностями. Сотни тысяч белков, которые участвовали в метаболических реакциях внутри различных по своему функциональному назначению клеток, и обеспечивали разнообразные внутриклеточные процессы, с большим трудом поддавались исследованиям. Главными препятствиями для исследователей являлись малые количества белковых молекул в клетке, скоротечность процессов синтеза и разрушения белка в живом организме, необходимость вести наблюдение за поведением молекул непосредственно в живой клетке. Малые размеры исследуемых белковых молекул и постоянное их нахождение среди тысяч других молекул тормозили работы по идентификации белков и сопоставлению их с биохимическими реакциями. К тому же в живой клетке одни из белковых молекул могли быть природными катализаторами или ингибиторами тех биохимических реакций, в которых сами не участвовали. Свойства, проявляемые белком в живой клетке, значительно отличались от свойств этого же белка, определенных в лабораторных условиях. По этим причинам в маршрутных картах «ген – белок – биохимическая реакция» оставалось много неисследованных белых пятен по позиции «белок» и еще больше по позиции «биохимическая реакция». Само собой разумеется, что совершенно неисследованными оставались вопросы взаимодействия белков и биохимических реакций, как между собой, так и друг с другом.

Значительно уменьшилась группа генов с неясными функциями по сравнению с уровнем знаний десятилетней давности. Были выделены участки генома человека, которые отвечали за обслуживание самой молекулы ДНК, в том числе принимающие участие в процессах разворачивания и сворачивания молекулы, служащие маркерами для присоединения ферментов, выполняющие функции количественного и временного учета обслуживающих молекулу ДНК процессов. Еще одна группа генов несла в себе информацию, описывающую фундаментальные принципы функционирования всего генома, и уже зафиксированную в других участках генома, но закодированную иным расположением нуклеотидов. Так было обнаружено резервное изложение фундаментальных принципов функционирования генома, записанное другими символами.

После выделения основных групп генов и выяснения их функций осталось еще достаточное количество генов в геноме не относящихся к любой из вышеперечисленных групп. Это были старые отбракованные в процессе эволюции гены, кодирующие устаревшие признаки, биохимические реакции и просто различные команды и инструкции. Эта накопленная за тысячелетия эволюции информация являлась устаревшей и в настоящее время была невостребованная, однако эволюционные процессы не привели к ее уничтожению, а напротив сохранили ее в неизменном виде. И это был бесценный материал для генного конструирования и оптимизации организма человека.

Следует заметить, что существующие трудности при исследовании структуры белковых молекул были хотя и велики, но принципиально преодолимы. Технические достижения способствовали созданию современного высокоэффективного инструментария для определения пространственной структуры белковых молекул, как в неподвижном состоянии, так и в процессе их участия в биохимических реакциях. Знание свойств белковых молекул и детального расположения атомов в них являлось чрезвычайно важным для генетики, биологии, фармакологии и многих других наук. Поэтому любые достижения в обеспечивающих производственных отраслях, научных и технических дисциплинах, незамедлительно брались на вооружение учеными, если их использование позволяло ускорить исследования человеческого генома.

Используя ультраяркие источники рентгеновского излучения, ученым удалось получить большие серии снимков и зафиксировать кадр за кадром развитие многих биохимических реакций. Этот метод исследований основывался на эффекте неодинакового поглощения рентгеновских лучей химическими элементами с различным атомным весом, на технической возможности создания ультраярких и сверхкоротких рентгеновских импульсов, на использовании сверхмощных компьютеров для расчетов. Для уточнения полученных данных параллельно применялся и традиционный метод, основанный на анализе информации о рассеянии рентгеновских лучей на белковой молекуле. В этом случае на суперкомпьютерах обрабатывалась информация об интенсивности рассеяния, углах рассеяния и о сдвиге фаз рассеянных лучей.

В это же время началось интенсивное использование в биохимии и генетике технологий, основанных на процессах рассеяния нейтронов на протонах. Эти технологии будто специально были созданы для исследования биологических объектов, имеющих в своем составе множество атомов водорода. Технологии нейтронного рассеяния базировалась на физическом эффекте хорошего рассеяния нейтронов на протонах. То, что биологические объекты (структурные части клеток, белковые молекулы, ДНК и другие) были «перенасыщены» водородом, позволяло при воздействии на них пучка нейтронов получать четкие картины распределения атомов водорода в пространстве. Приняв за точку отсчета эти своеобразные маркеры, можно было, в первом приближении, строить модель исследуемой молекулы, либо структурной части клетки. Последующее уточнение строения исследуемого объекта проводилось при помощи ультраярких источников рентгеновского излучения, а также расчетными методами. Технология рассеяния нейтронов на протонах позволила изучать строение белковых молекул с большим молекулярным весом, и даже некоторых внутриклеточных структур.

Не были оставлены в стороне и традиционные методы изучения структуры и строения белковых молекул, такие как криоэлектронная микроскопия, кристаллография с атомным разрешением, ядерный магнитный резонанс и другие.

Применение учеными совокупности известных методов изучения органических соединений при исследованиях структуры и свойств белковых молекул и механизмов реализации биохимических реакций, перевели задачи, поставленные в программе «Белок человека», в разряд успешно решаемых. Накопление полного объема информации по данной проблеме было только вопросом времени. Стартовавшая в прошлом десятилетии глобальная исследовательская программа «Белок человека», участие в которой приняли сотни научных государственных и частных компаний, привела к впечатляющим практическим результатам.

За время реализации этой программы была определена полипептидная структура более пятисот тысяч различных белков человека. Совершенное программное обеспечение для компьютерного моделирования способствовало построению достоверных моделей трехмерной структуры белковых молекул, исходя из их двухмерной полипептидной последовательности. Ситуация чем-то напоминала ситуацию уже имевшую место на рубеже веков, когда при первой расшифровке генома человека накопились гигантские объемы информации, требующие систематизации, сведения в единую общую модель. И если для систематизации расшифрованных последовательностей нуклеотидов человеческого организма и построения единой модели человеческого генома потребовалось более десяти лет, то систематизация знаний о строении сотен тысяч белков человеческого организма требовала большего времени. Сложность программы «Белок человека» была почти на три порядка выше, чем программы расшифровки человеческого генома, выполнение которой еще совсем недавно казалась пределом возможного.

Многочисленные достижения в различных областях науки и техники помогли определить к концу десятилетия полипептидную и пространственную структуру около полумиллиона белков, синтезируемых в организме человека. Однако до получения завершенной картины функционирования белков в человеческом организме было еще далеко. Причиной этого являлись трудности количественного порядка. В геноме человека насчитывалось порядка ста тысяч генов, из которых при синтезе белков использовалось не более половины. В то же время, в клетках человеческого организма для обеспечения нормального функционирования синтезировалось постоянно около миллиона различных белков. Было совершенно очевидным, что за синтез определенного белка отвечает не один ген, а целая группа, которая может состоять из различного количества генов. Таким образом, насущной задачей становилось составление полных маршрутных карт «группа генов – белок – биохимическая реакция», для чего требовалось определить сочетания генов, отвечающие за синтез белковых молекул, общее количество которых приближалось к миллиону.

В то же время миллион различных белков человеческого организма, каждый из которых способен вступать в химические реакции с органическими и неорганическими соединениями, которые во множестве находились в живой клетке, предопределял астрономические количества потенциально возможных химических реакций. Многие из них действительно осуществлялись в функционирующих клетках. Достоверно определить именно те биохимические реакции, которые являлись функциональными для каждой белковой молекулы, и отсечь десятки тысяч других возможных вариантов, которые не являлись важными для человеческого организма, было сверхсложной задачей. Эту задачу необходимо было решать незамедлительно, поскольку без этих базовых знаний невозможно было определить истинную картину функционирования человеческого организма на всех уровнях и, следовательно, двигаться вперед по пути прогресса. Главную роль в сложном и многоаспектном процессе функционирования живого человеческого организма играл, несомненно, белок, как класс химических соединений. Только владение полной информацией о первичной и пространственной структуре всех белков, входящих в состав организма человека, об их свойствах, функциональном назначении, взаимосвязях между собой и о взаимодействии с другими химическими соединениями, могло дать целостную картину устройства человека, как вместилища астрономического числа согласованных химических реакций.

Полное знание о белках человеческого организма являлось тем фактором, который определял темпы движения земной цивилизации вперед и сроки будущих, кажущихся сегодня фантастическими, достижений. И хотя астрономические цифры, характеризующие масштаб необходимых вычислений, были явно не на стороне ученых, человечество, собрав в кулак всю мощь накопленных знаний и умений принялось за разрешение очередного узла проблем. Познание тайны белка человеческого организма было многоаспектной проблемой и требовало параллельного решения еще нескольких трудоемких задач. Одна из них – задача сопоставления групп генов и кодируемых ими белков успешно решалась, и ее выполнение ожидалось в скором будущем. Другая задача, которая заключалась в сопоставлении конкретных белков с конкретными биохимическими реакциями, и должна была дать ответ на вопрос о функциях известных белковых молекул, требовала для своего решения дополнительных усилий и затрат времени.

Изучение функций белка в организме человека не могло оставить в стороне проблему пространственного сворачивания белковых молекул. Суть этой проблемы заключалась в различиях пространственной структуры белковой молекулы на стадии ее синтеза и во время осуществления основной функции в организме человека. Синтез молекулы белка осуществляется путем создания полипептидной последовательности или линейной белковой структуры. Для реализации своей функции белковая молекула сворачивается в пространстве индивидуальным образом. Процесс сворачивания может быть осуществлен многократно, и каждый раз сворачивание белковой молекулы происходит одинаковым образом. При сворачивании белок активизируется, его центральная часть образует индивидуальный трехмерный узор, так называемый активный комплекс, который является индивидуальным катализатором, ингибитором или просто нейтральным участником определенной биохимический реакции. Двадцать аминокислот, из которых состоят все известные нам природные белки, в своих разнообразных комбинациях образуют миллионы различных белковых молекул со своими специфическими свойствами и функциями. Как же нелегко изучить и однозначно понять все это многообразие, порожденное Природой.

Для облегчения задачи определения пространственной структуры белка и уменьшения числа необходимых вычислений были разработаны и успешно применялись несколько изящных методов и подходов.

Определение пространственной структуры белка по его аминокислотной последовательности (линейной структуре) успешно осуществлялось на основе анализа имеющейся информации о пространственной структуре белков, обладающих первичной структурой, схожей со структурой исследуемого белка. За основу брались хорошо изученные белки. Их известная пространственная структура, использовалась в качестве первого приближения к структуре исследуемого белка, а затем уточнялась другими методами.

Хорошее качество предсказания пространственной структуры белковых молекул давал метод математического моделирования. Этот метод основывался на анализе всех вариантов взаимодействия отдельных атомов между собой в процессе сворачивания известной первичной структуры белка в определенных условиях. За основу брался постулат, что искомая пространственная структура должна обладать минимумом свободной энергии. Данный метод требовал применения суперкомпьютеров мощностью в одну тысячу Терафлоп и более. На практике использовались математические модели с заданным приближением к истинной пространственной структуре белковой молекулы.

Оригинальным методом, упрощающим задачу сопоставления функциональных звеньев «белок – биохимическая реакция», был метод моделирования взаимодействия двух и более свернутых белковых молекул, на основе взаимодействия их выделенных активных комплексов. Данный метод применялся в компьютерном моделировании при изучении взаимодействия белковых молекул между собой, а также с различными химическими соединениями. Выделение в каждой белковой молекуле активного комплекса, принимающего участие в химических реакциях, позволяло при математическом моделировании учитывать около десяти процентов от всего количества атомов данной белковой молекулы, что в тысячи раз уменьшало объем необходимых вычислений и сокращало время использования суперкомпьютеров.

Во многих случаях сама природа помогала ученым, подсказывая более простые пути решения поставленных задач. Зачастую для сопоставления групп генов и кодируемых ими белковых молекул, а также сопоставления белков и биохимических реакций, не требовалось проводить сложные исследования и расчеты с использованием генетического и цитологического материала человека. Требовалось просто обратиться к знаниям, полученным при расшифровке геномов и изучении белков микроорганизмов, грибов, дрожжей и растений. Учитывая то, что все формы жизни на нашей планете используют единый генетический и аминокислотный код, и тот факт, что при всем многообразии своих творений Природа лучшие эволюционные находки тиражирует во многих видах организмов, многие интересующие ученых ответы можно было получить при изучении простейших организмов.

Как правило, геном простейших организмов содержал меньшее количество генов, чем геном человека. Количество синтезируемых белков и биохимических реакций, присущих этим организмам также было меньше, чем в организме человека, что значительно облегчало научные исследования. Многообразие живых существ на Земле и впечатляющая приспособляемость их к различным условиям обитания давали хорошие шансы на обнаружение большинства специализированных белков и ключевых биохимических реакций в более простых формах земной жизни. Примером этого может служить тот известный факт, что ферменты человеческого организма, выполняющие достаточно специализированные функции, могут быть обнаружены во многих микроорганизмах, где изучать их свойства гораздо проще, чем в человеческом организме. Конечно, полное соответствие случалось далеко не всегда, поэтому результаты исследований применялись к белкам человеческого организма с учетом специфики более сложного метаболизма, свойственного человеку.

Всестороннее изучение причинно-следственных связей типа «белок – биохимическая реакция» привело, помимо всего прочего, к углубленному исследованию самих биохимических реакций, а также их последовательностей, этих важнейших составляющих процессов жизнеобеспечения в живой клетке. Непрекращающийся процесс реализации индивидуальной совокупности биохимических реакций является целью и главной функцией любой живой клетки. Теоретически, зная назначение любой специализированной клетки, обратным счетом можно определить и цепочку биохимических реакций, составляющих клеточную функцию. Конечно, это невозможно сделать с нуля, не имея серьезной теоретической базы. Но к рассматриваемому периоду времени человечество уже владело необходимыми знаниями о строении живой клетки, механизмах её функционирования, о структуре, составе и свойствах клеточных составляющих. Как кусочки мозаики, все новые и новые знания, нарабатываемые различными научными дисциплинами, заполняли белые пятна на общей карте строения и функционирования клетки.

К этому времени уже существовало несколько компьютерных моделей живой клетки, которые были разработаны как в рамках государственных программ, так и благодаря частной инициативе. Некоторые из них были размещены на серверах для свободного пользования, к другим имели доступ только разработчики. Компьютерные модели клеток человеческого организма разрабатывались под разные потребности, зачастую по специфическим заказам и характеризовали несколько десятков специализированных клеток, что являлось значительным шагом естественных наук вперед. Все компьютерные модели были неполными, однако, их детализация и достоверность были достаточными для решения многих задач фармакологии, биохимии, генетики. Для многих задач, встающих перед учеными, совсем не обязательно было моделировать все элементы клетки или моделировать их с высокой степенью детализации. Лучшие из существующих моделей имели степень детализации для отдельных клеточных составляющих на уровне атомов, для большинства белковых молекул на уровне активных комплексов, а значительная часть второстепенных составляющих описывалась как набор параметров. Помимо этого многие компоненты клетки были совсем не исследованы, либо еще вовсе не известны. Несмотря на отсутствие полных знаний, наука подошла вплотную к созданию компьютерной модели неспециализированной клетки человека, как закономерному развитию имеющихся наработок.

Полная компьютерная модель неспециализированной клетки человека должна была объединить все существующие компьютерные модели различных клеток, а также множественные компьютерные модели белков и других клеточных составляющих. Эту большую работу начал осуществлять международный коллектив ученых, объединивший лучших профессионалов национальных и частных компаний. Полная компьютерная модель живой клетки изначально разрабатывалась с расчетом на свободный к ней доступ и возможность интерактивной работы. Каждый из специалистов, независимо от страны проживания, имел возможность пополнить данную модель собственной важной информацией и вскоре увидеть ее уточненной на основе этой информации. Высокая степень сложности живой клетки требовала постоянного применения сверхмощных компьютеров для построения и уточнения клеточной модели. Таких компьютеров на планете имелось уже большое количество. К тому же любые учреждения, организации и рядовые пользователи могли в любое время через глобальную сеть задействовать свободные компьютерные ресурсы для совершенствования модели живой клетки. Подобное активное отношение к решению общечеловеческих проблем приветствовалось и поощрялось общественным мнением. Таким образом, в создании компьютерной модели клетки человека участвовали все желающие, без каких- либо запретов или ограничений. Суммарная мощность постоянно включенных компьютеров составляла в среднем одну тысячу Терафлоп, чего в принципе было достаточно для уточнения интерактивной модели живой клетки в режиме реального времени, в режиме поступления новых знаний.

Даже первый далеко несовершенный вариант общедоступной компьютерной модели практически сразу повысил эффективность текущих научных исследований и разработок. Специалисты десятков профессий, имеющие светлые головы и новые теории, но не имеющие в достатке денежных средств на собственные исследования, получили равные шансы на воплощение своих разработок.

От базового варианта компьютерной модели неспециализированной человеческой клетки в конце десятилетия отпочковалось несколько упрощенных моделей, предназначенных для решения более узких задач. Биохимики, например, работали с моделью, которая представляла живую клетку как набор взаимосвязанных химических реакций. Цитология получила модель, в которой клетка была представлена как объект со стабильно повторяющимися функциями, выполнение которых задавалось клеточными компонентами. Генетиков интересовал механизм включения (активации) генов в процессе жизнедеятельности клетки, они рассматривали модель живой клетки с точки зрения очередности отработки генами своих программ.

Эксперименты на живой клетке всегда были связаны со значительными трудностями и неудобствами, а зачастую были просто неэффективны. Устойчивые взаимосвязи между клеточными компонентами и биохимическими реакциями, которые требовалось определить в ходе экспериментов, во многих случаях просто терялись среди огромного числа разнообразных взаимосвязей между клеточными компонентами, химическими соединениями и продуктами химических реакций, находящимися в клетке. Человек не в силах был эффективно анализировать большие количества экспериментальных данных и выделять среди них важнейшие, поэтому подключался к работе с информацией на стадии обобщений и анализа закономерностей и тенденций. Компьютер же никогда не теряющий ни капли информации, любые самые незначительные данные учитывал при построении компьютерной модели и был незаменим на этапе учета и первичной обработки экспериментального материала.

Задача построения полной компьютерной модели живой клетки человека, являлась самой сложной из задач, которые приходилось решать человечеству за всю историю научных исследований. Точное знание (истина) о принципах и механизмах функционирования и устройства живой человеческой клетки давало человечеству реальные рычаги переустройства мироздания. Полная компьютерная модель клетки человеческого организма содержала в себе огромный потенциал развития и предопределяла перспективу построения компьютерных моделей более высокого порядка – уровня функционирующих тканей, органов и организма в целом. Понимание законов эволюции клеточной модели давало возможность превентивно отрабатывать пока еще теоретические представления об оптимизации, улучшении живой клетки человека, а в частных случаях конструировать элементы для оптимизации тканей, функциональных систем и всего организма в целом.

Уже первые результаты изучения метаболических реакций и продуктов внутриклеточного метаболизма привели исследователей к выводам о плохой совместимости соседствующих в клетке веществ и реакций, что ухудшало функционирование клетки в процессе ее жизнедеятельности. Поэтому вопросы оптимизации метаболических реакций и конструирования улучшенных функциональных внутриклеточных компонентов в ближайшем будущем обещали стать весьма актуальными.

Начало десятилетия было отмечено значительным ростом прикладных исследований по оптимизации значимых для человека сельскохозяйственных культур. Методы «компьютерной селекции», основанные на полной информации о генетических текстах сельскохозяйственных растений позволили создавать компьютерные оптимизированные геномы с высокой степенью достоверности. Проверка построенных компьютерных геномов на практике порой занимала больше времени, чем процессы их оптимизации и конструирования. Сроки выращивания растений составляли всего несколько месяцев, и это позволяло очень быстро отсеять неверные и опасные варианты и сосредоточить усилия на перспективных моделях. Даже первые практические результаты были ошеломляющими. Увеличение урожайности в два раза, полученное за счет улучшения генома растений естественными генами близкородственных растений при помощи методов генной инженерии, стало настоящей революцией в сельском хозяйстве. Если добавить к этому такие качества оптимизированных растений как устойчивость к неблагоприятным погодным факторам и сельскохозяйственным вредителям, а также самодостаточность в снабжении минеральными удобрениями, то становилось очевидным, что начавшиеся процессы в скором будущем могут привести к серьезным социальным последствиям в мировом масштабе. Одним из таких последствий как ожидалось, могло быть изменение экономической специализации и структуры сложившегося хозяйства многих развивающихся стран, экспортеров продуктов растительного происхождения.

К концу десятилетия новые оптимизированные сорта растений, имеющих уникальные признаки, посыпались как из рога изобилия. Растения как объект экспериментирования оказались чрезвычайно благоприятным материалом для реализации самых смелых замыслов ученых. Процесс «компьютерной селекции» новых сортов занимал в простых случаях одну две недели работы, в сложных случаях требовалось несколько месяцев. Сборка оптимизированного генома опытного растения в лабораторных условиях занимала примерно такое же время. Выращивание нового сорта на почве занимало несколько месяцев. В любом случае, от момента создания компьютерной модели оптимизированного генома до момента проверки полученных живых растений на соответствие запланированным признакам проходило не более года.

Десятки тысяч специалистов, работающих в индустрии оптимизации растений, в течение одного года работы могли поставить на мировой рынок десятки тысяч новых сортов всех известных сельскохозяйственных растений. Столь внушительный поток новых сортов растений вносил большую неопределенность в будущее сельскохозяйственного бизнеса, угрожал остаться не у дел миллионам сельскохозяйственных производителей. Бурные процессы в сельском хозяйстве пока еще сдерживались государственными институтами, а также самой необходимостью тщательных испытаний полученных растений. Существовала реальная опасность попадания в биосферу оптимизированного наследственного материала и дальнейшего его случайного внедрения в геномы тех растений и организмов, которые не предполагалось подвергать каким-либо улучшениям. Именно такое опасение стало основным сдерживающим фактором для массового внедрения оптимизированных растений. Именно поэтому каждый новый сорт подвергался продолжительным и тщательным исследованиям. В общем случае сложилась ситуация когда наука могла кардинально изменить растениеводство в сельском хозяйстве, но вынуждена была сдерживать свои возможности из-за обоснованных опасений по поводу неконтролируемого распространения оптимизированного генетического материала.

Подобные проблемы возникали также в тех отраслях, где использовались оптимизированные естественными генами дрожжи, грибы, микроорганизмы. В первую очередь это касалось перерабатывающей, пищевой и фармацевтической отраслей промышленности.

Параллельно процессу улучшения уже известных сельскохозяйственных растений в научных учреждениях многих государств, шел процесс конструирования при помощи технологий «компьютерной селекции», уже не новых сортов полезных растений, а новых видов растений, обладающих полезными множественными признаками. Работы эти предопределяли скорые серьезные преобразования в мировом сельскохозяйственном производстве. Конструирование новых видов растений являлось занятием намного более сложным, чем создание новых сортов по той причине, что требовало взаимной увязки фрагментов генетических текстов различных видов земной флоры. Для удобства работы для всех изученных растений были созданы маршрутные карты общего вида «группа генов (ген) – признак». Десятки тысяч маршрутных карт сводили к единым стандартам всю информацию, нарабатываемую разными науками. Для создания нового вида растений с заданными признаками требовалось отобрать группы отвечающих за эти признаки генов и увязать их между собой, а также с наследственным материалом базового растения. Кажущаяся простота принципа конструирования новых видов на практике обернулась сложнейшей задачей для генной инженерии, цитологии и программирования, как впрочем, любая инновационная работа, поскольку требовала учета тысяч неизвестных ранее взаимосвязей и факторов.

Разнообразие флоры на нашей планете и миллионы лет естественного отбора привели к тому, что растения заняли экологически ниши существования в широком интервале температур, влажности, освещенности, концентраций химических веществ. Поэтому вполне реальным являлось создание в ближайшем будущем новых видов растений, которые могли бы плодоносить и развиваться в любом климатическом поясе Земли, за исключением может быть Антарктиды и Крайнего Севера.

Достаточно интересно развивался процесс решения проблем, связанных с оптимизацией генома животных. Если в начале века казалось, что основной целью оптимизации генома животных есть удовлетворение потребностей человека в пище, одежде, медикаментах, то спустя всего лишь десятилетие проблема стала выглядеть иначе. Превращение сельскохозяйственных животных в узкоспециализированные биологические машины по производству продуктов питания и фармацевтических препаратов, которое являлось технически выполнимым и реальным, было отложено на неопределенный срок.

В основу такого решения были положены этические и практические соображения. Фантастические возможности генетики вступили в противоречие с этикой и моралью человеческого общества. Защищенные здоровым консерватизмом, нравственные ценности человечества определяли взвешенное и осторожное отношение к революционным переменам в любой сфере жизнедеятельности человека. Вмешательство в генотип животных, особенно млекопитающих, затрагивало сложившуюся систему нравственных ценностей, обесценивало в глаза общественности самого человека. К тому же значительная часть населения Земли считала человека созданием божьим.

Помимо этого существовала известная опасность попадания оптимизированного наследственного материала в генотипы иных видов животных с возможными негативными последствиями. Еще одной неприятной стороной проведения опытов на животных была необходимость уничтожать многочисленные неудачные образцы, многие из которых могли быть успешно использованы в фильмах ужасов. Многочисленные аргументы, призывающие к осторожности, сформировали общественное мнение, которое выражалось в старой русской пословице «Семь раз отмерь, один раз отрежь».

Одновременно зародилась новая концепция, которая в ближней перспективе могла привести к решению проблемы оптимизации генома животных для удовлетворения потребностей человека без ущемления традиционной морали и этики. Она заключалась в совершенствовании самих продуктов питания. Конечной целью, в соответствии с новой концепцией, предполагалось получение на основе оптимизированных и искусственных растений и микроорганизмов новых, ранее не существующих продуктов питания. Перед учеными была поставлена общая задача замены животной пищи (в первую очередь, конечно же, мяса) на продукты растительного происхождения. При этом автоматически накладывалось вето на ухудшение свойств новых видов продуктов. Подобная концепция дала мощный импульс наукам, связанным с изучением растений. Некоторые из морских государств разработали национальные исследовательские программы, направленные на изучение и оптимизацию морских организмов, в том числе и рыб. Эксперименты по оптимизации генома рыб оказались тем компромиссом между возможностями науки и техники, с одной стороны, и требованиями морали и этики, с другой. Финансовый капитал и научные силы, отложив на время вопросы оптимизации сельскохозяйственных животных, переключились на финансирование и производство работ по изучению генетического материала морских организмов.

Дальнейшее решение проблемы питания человеческого общества в целом с позиций новой концепции виделось через оптимизацию генома и улучшение организма самого человека, вначале естественными генами, а позже и искусственными генами. Человек, имеющий оптимизированный геном, как представлялось, будет довольствоваться гораздо меньшим объемом пищи и использовать пищу с более высоким КПД. В дальнейшем предполагалось, что категории пища и энергия все более будут отдаляться друг от друга.

Современный человек нуждается в больших количествах белка для строительства и ремонта своего организма. Энергетические потребности организма человека традиционно покрываются за счет жиров и углеводов. Питание улучшенного человека будущего будет направлено на удовлетворение этих же потребностей, то есть на поддержание структуры собственного тела в работоспособном состоянии и на получение энергии для обеспечения метаболизма. Необходимая энергия при этом может быть получена за счет переработки новых энергетических веществ, новых энергетических пищевых продуктов, а снабжение белком, возможно, будет заменено снабжением аминокислотами, которые в несвязанном виде будут присутствовать в таких продуктах.

Практическое применение знаний о механизмах реализации наследственной информации способствовало решению многих медицинских проблем. К концу второго десятилетия при помощи новых лекарств индивидуального и узконаправленного действия стало возможным излечивать непосредственно в организме человека большинство известных наследственных заболеваний. Для некоторых наследственных заболеваний не были созданы эффективные лечебные препараты по причине редкого проявления этих заболеваний. Во многих случаях последнее слово оставалось за экономикой, поскольку затраты на исследования и разработку новых лекарств не приводили к последующей окупаемости затраченных средств по причине отсутствия массового спроса на эти лекарства.

За десятилетие был наработан обширный опыт практического исправления дефектных генов непосредственно в клетках человеческого организма. Первые эксперименты часто заканчивались отторжением новых препаратов, используемых для коррекции и лечения дефектных генов. Однако позже, «нормализаторы генов», разработанные с учетом индивидуальных особенностей генома больного, а также знание механизмов реализации неблагоприятных признаков привели к тому, что лечение наследственных заболеваний стало привычным и обыденным делом в медицинской практике. Это же время ознаменовалось проведением успешных работ по нормализации дефектных генов непосредственно в половых генах человека. Подобные работы могли быть проведены значительно раньше, однако этого не случилось по той причине, что вмешательство в процесс возникновения новой жизни не одобрялось ведущими мировыми религиями, общественным мнением, и во многих странах просто находилось под законодательным запретом. И хотя техническая сторона подобного вмешательства было хорошо отработана, случаи практического применения были немногочисленны и ограничены этическими и моральными нормами. В этом случае, как и в случае с оптимизацией генома животных наука вступала на территорию, традиционно принадлежавшую Создателю, и каждый новый шаг вперед должна была делать взвешенно и осторожно.

Последние годы десятилетия были ознаменованы успехами в решении одной из самых серьезных проблем человечества – проблемы рака. Шаг за шагом ученые приближались к полной и окончательной победе над этим заболеванием. И добились желаемого результата. Большинство форм рака стали полностью излечиваться. Базовым подходом в лечении этого заболевания стало максимальное использование собственных иммунных ресурсов больного. После определения типа генного нарушения в раковой клетке производился анализ полученной индивидуальной информации, по итогам которого вырабатывались рекомендации по стратегии лечения. Последующее лечение было комплексным, выбор оптимального подхода производился врачом в содружестве с медицинским компьютером.

Одним из принципов лечения раковых заболеваний являлась нормализация работы генов вышедших из-под контроля организма. Технологии нормализации генов были хорошо отработаны при лечении наследственных заболеваний, и доказали свою эффективность на практике. Существовало сходство между механизмами генетических нарушений при заболеваниях раком и наследственными заболеваниями. Общим для них являлось нарушение структуры или целостности определенных участков ДНК. При заболеваниях раком осложняющими факторами являлись агрессивность переродившихся клеток, что проявлялось в их безудержном делении, а также передвижение больных клеток с потоками биологических жидкостей по всему организму, что делало непредсказуемым место появление метастазов. Поэтому технологии нормализации генов успешнее всего применялись на ранних стадиях заболевания, когда число больных клеток, в которых необходимо было исправить дефектные гены, составляло десятки тысяч.

В более сложных и запущенных случаях, когда применение одних «нормализаторов генов» было малоэффективным из-за огромного количества раковых клеток, использовались комплексные методы воздействия на переродившиеся клетки. Прежде всего, иммунную систему больного вынуждали работать на полную мощность специальными активирующими препаратами. Эта мера в любом случае увеличивала сопротивляемость организма и давала необходимый запас времени. Параллельно этому шел процесс выявления собственных антител организма, специфических к антигенам злокачественной клетки. Затем, основываясь на анализе обнаруженных белковых молекул, медицинские работники подбирали производителей моноклональных антител, наиболее подходящих к данному случаю. При этом использовалась картотека существующих гибридных клеток, производящих однотипные антитела к специфическим опухолевым клеткам. В сжатые сроки эти искусственные фабрики моноклональных антител осуществляли в большом количестве синтез специфических для данной опухоли антител вне организма человека.

Произведенные в больших количествах антитела использовались далее в качестве маркеров, которыми метили злокачественные клетки для последующего воздействия на них собственных иммунных ресурсов больного, а также для строительства разнообразных иммунных комплексов. Иммунные комплексы являлись сложными биологическими соединениями, выполняющими функции нахождения и уничтожения переродившихся клеток непосредственно в организме человека. Они состояли из специфических антител, ответственных за избирательное присоединение к раковым клеткам, и губительных для этих клеток химических соединений, в роли которых выступали различные токсины и яды. В процессе лечения раковые клетки обнаруживались и уничтожались по всему организму человека, а избыток иммунных комплексов в организме человека после окончания лечения предупреждал возможность рецидивов. Уничтожению подвергались все раковые клетки независимо от места их нахождения, будь они в тканях организма либо в биологических жидкостях. Использование специфических моноклональных антител позволило добиться высокой эффективности и избирательности при нахождении и присоединении к клеточным мишеням.

Сложные, комбинированные и редкие случаи раковых заболеваний требовали индивидуального подхода к лечению. Как правило, для этого методами генной инженерии создавались индивидуальные антитела, способные связываться с редкими формами злокачественных клеток. Подобные антитела зачастую могли присоединяться к нескольким типам раковых клеток, то есть являлись универсальным средством. К концу десятилетия лечение большинства форм рака стало реальностью, однако, каждый конкретный случай требовал учета индивидуальных факторов. В некоторых случаях стоимость излечения была чрезвычайно высока, однако средства, как правило, находились, поскольку любое продвижение вперед обогащало медицину новыми знаниями и давало возможность последующие проблемы решать эффективнее и быстрее.

Иммунные комплексы, способные избирательно воздействовать на клетки-мишени, стали самыми популярными лекарственными препаратами в мире. Целая индустрия, родившаяся на стыке фармакологии и генетики, исправно поставляла на мировой рынок тысячи разновидностей моноклональных антител и тысячи разновидностей наполненных лекарственными веществами капсул, в качестве которых использовались давно известные липосомы. Конструирование иммунных комплексов при лечении заболеваний происходило с учетом индивидуальных особенностей конкретного организма. В сжатые сроки были сконструированы и испытаны несколько сотен иммунных комплексов универсального назначения, которые использовались как для лечения заболеваний, так и для их профилактики, а также в косметических целях. Иммунные комплексы универсального назначения осуществляли целевую доставку лекарственных и биологически активных соединений к клеточным мишеням. Наполненные лекарственными веществами липосомы присоединялись к мембране клеток, имеющих фосфолипидное строение, после чего содержимое липосомы высвобождалось и частично попадало внутрь клетки, а частично оставалось на ее поверхности. И тот, и другой процесс были одинаково полезны для нормализации клеточной деятельности. Выбор соотношения между количеством лекарственного препарата, прошедшего через клеточную мембрану и оставшегося на поверхности клетки определялся размерами самой липосомы. Так липосомы малых размеров осуществляли доставку своего содержимого непосредственно внутрь клетки и несли в себе препараты внутриклеточного действия. Липосомы более крупных размеров доставляли содержащиеся в них вещества на поверхность клеточных мембран, воздействуя на ткани и органы, и применялись чаще всего в косметических целях. Значительную часть мирового потребления иммунных комплексов занимали профилактические цели. Те знания о функционировании клеток, которые уже были получены наукой, позволяли давать успешные рекомендации относительно потребности тех или иных клеток и тканей в определенных веществах с учетом возраста, пола, времени года и других факторов. Плановое использование иммунных комплексов позволяло удовлетворять потребности организма человека в полной мере и зачастую превентивно.

Полнее и совершеннее за последние годы стала компьютерная модель эталонного генома человека. Расшифровка нескольких тысяч индивидуальных геномов представителей различных рас, народностей, возрастов, и т.д. дала необходимый качественный материал, который способствовал изложению эталонного генома человека в виде общедоступной компьютерной модели. И хотя механизмы реализации функций многих генов оставались до сих пор еще невыясненными, все же было определено, что большинство таких генов являются ответственными за процессы метаболизма, или другими словами за реализацию внутриклеточных реакций. Такие реакции являлись одинаковыми для всех представителей вида Homo Sapiens, за редчайшими исключениями, поиск которых являлся интересным и перспективным направлением в генетике. Небольшое упрощение модели эталонного генома человека, основанное на допущении, что гены, отвечающие за процессы метаболизма в организме любого человека, являются одинаковыми для всех людей, позволило создать вполне достоверную модель эталонного генома. Эта модель имела некоторый архитектурный уклон и достоверно показывала пути реализации морфологических признаков человека, изображенных схемами «ген (группа генов) – белок – признак». Появление такой модели позволило придать генетике наглядность и зрелищность. Если добавить к этому возможность интерактивной работы с компьютерной моделью в режиме реального времени, то трудно было недооценить, насколько серьезный инструмент появился в руках ученых. Появление такого инструмента дало также очень много в плане привлечения финансовых средств и талантливых людей в генетику и смежные науки.

Миллионы интересующихся людей, не специалистов, получили доступ к интерактивной модели эталонного генома человека, вернее к ее игровой общедоступной версии. Теперь любой желающий мог удовлетворить собственное любопытство и поэкспериментировать с генами человека. На пользовательском уровне многие люди, комбинируя из набора архитектурных генов, конструировали тела, лица и организмы для своего виртуального потомства, реализуя собственные предпочтения. Произошел всплеск интереса со стороны общества к строению человеческого организма и возможностям улучшения человека за счет применения эталонных генов. На какое-то время самым популярным занятием среди взрослых и детей стали компьютерные игры с обобщенным названием «Сконструируй человека».

Специалисты же работали с компьютерной моделью эталонного генома человека скрупулезно и с воодушевлением. Они ежечасно уточняли многочисленные взаимосвязи типа «ген – белок – признак», которые были положены в основу компьютерной модели. Однако не менее важным являлось достоверное отражение в модели тех сложных взаимосвязей между генами, белками и признаками, которые существовали в скрытой, неявной форме. Поскольку подобных взаимосвязей существовало астрономическое количество, а число ученых работающих в этой области науки составляло десятки миллионов, то поступление новой полезной информации и совершенствование модели эталонного генома человека происходило безостановочно. С ростом числа отображенных взаимосвязей в компьютерной модели увеличивались потенциальное многообразие морфологических признаков и сложность модели. Совершенная модель должна была учитывать не только взаимосвязи внутри генома, но и влияние на процессы реализации наследственной информации концентраций химических соединений, температуры, освещенности, величины электрического и магнитного полей и т.п.

Примерно этим же временем датируется появление первых компьютерных моделей эталонных геномов некоторых замечательных животных, в основном насекомых и обитателей моря. Расшифровка их геномов началась достаточно давно и была направлена в основном на получение информации о специализированных функциях и признаках, которые могли быть использованы в интересах человека. Работа с существующими моделями генома некоторых замечательных животных и возможность быстрого уточнения моделей привели к накоплению качественной информации о реализации функций большинства генов и их групп. Этой информации было достаточно для создания моделей эталонных геномов исследуемых животных. За эталон в подобных моделях принималась комбинация генов, приводящая к наилучшей реализации замечательного признака либо функции. Так был исследован геном некоторых насекомых, показывающих выдающуюся стойкость в условиях радиационного облучения, на предмет понимания механизмов внутриклеточного «ремонта» и регенерации тканей. Помимо этого были расшифрованы геномы некоторых морских организмов, чувствующих себя комфортно при отрицательной температуре окружающей среды, а также в условиях повышенной температуры и высокого давления. Целью подобных исследований было определение набора метаболических реакций, позволяющих искусственному организму функционировать в экстремальных условиях, смертельных для большинства земных организмов.

Подобные исследования были крайне важны для оценки механизмов жизнеобеспечения человеческого организма, которые были запрограммированы в геноме человека и проявлялись через устойчивые метаболические реакции. В земной биосфере не существовало большого разнообразия механизмов реализации одних и тех же признаков (функций) у различных организмов, как и разнообразия комбинаций генов, кодирующих эти механизмы. Эволюция остановилась на достаточности тех или иных механизмов реализации признака для каждого организма применительно к среде его обитания, не совершенствуя эти механизмы более необходимого. Чем агрессивнее и враждебней было природное окружение какого-либо биологического вида, тем более специализированные функции ему приходилось выполнять для выживания, и тем выше предъявлялись требования к механизмам реализации необходимых признаков, тем выше находилась планка достаточности признака.

Понимание специализированных эволюционных наработок Природы позволило ученым сравнить механизмы реализации признаков (функций) у различных биологических видов и у человека, получить тем самым ценный материал для будущего улучшения человеческого генома. С точки зрения большей части земного общества, расширение возможностей человека за счет использования эволюционных наработок Природы являлось допустимым и возможным. По мере дальнейшего исследования земных организмов тщательно изучались и отбирались лучшие механизмы реализации признаков (функций), которые могли быть с успехом использованы для конструирования более совершенного организма, чем существующий человеческий организм.

Продолжалось всестороннее изучение химических свойств молекул ДНК человека. Особенно исследователей интересовало взаимодействие ДНК и биологически активных веществ (ферментов, ядов, гормонов и др.) животного и растительного происхождения. Целью, которую ставили перед собой ученые, было создание картотеки химических соединений избирательного действия, способных присоединяться к строго определенным участкам «молекулы жизни». Из практики народного врачевания различных стран мира были позаимствованы лекарственные средства, воздействующие на организм человека на внутриклеточном уровне. Из десятков тысяч биологически активных веществ подобного действия, используемых в народной медицине в течение сотен и тысяч лет, после тщательного изучения были отобраны всего несколько сотен. Отбор производился по критерию устойчивого взаимодействия биологически активного вещества и ДНК человека непосредственно в функционирующей клетке человеческого организма. Дальнейшее изучение отобранных биологически активных веществ естественного происхождения шло по пути моделирования биохимических реакций их взаимодействия с ДНК, а также по пути понимания механизмов связывания данных веществ с определенными участками «молекулы жизни».

Проводимые на протяжении двух десятков лет исследования завершились систематизацией биологически активных веществ по признаку конкретного места присоединения данного соединения к ДНК. Из большого разнообразия лекарственных средств народной медицины были вычленены вещества, способные избирательно связываться с определенными генами. Полученные знания начали использоваться для разработки средств целевой доставки лекарственных препаратов в генной терапии. Несколько позже, при помощи технологий компьютерного моделирования, из молекул отобранных веществ были выделены активные центры молекул, ответственные за избирательное взаимодействие с ДНК. Подобные активные центры были использованы при создании средств целевой доставки препаратов генной терапии к дефектным участкам генома.

Средства целевой доставки препаратов генной терапии представляли собой сложные белково-липосомные комплексы, близкие по своему строению к иммунным комплексам, широко применяемым в фармации и косметологии. Различием между средствами целевой доставки препаратов генной терапии и иммунными комплексами являлся более глубокий уровень воздействия на органическую материю. Это различие диктовало также повышенную сложность строения белково-липосомных комплексов. Присоединение такого комплекса к функционирующей клетке осуществлялось на основе взаимодействия двух белков, являющихся соответственно «ключом» и «замком». «Замком» являлся трехмерный белковый «орнамент» наружной поверхности клеточной мембраны, а «ключом» - синтезированное вне организма человека специфическое антитело к данной белковой структуре. Такой подход гарантировал доставку капсулы с препаратами генной терапии к определенной клетке. После проникновения капсулы внутрь клетки, ее содержимое высвобождалось, и в действие вступала вторая ступень комплекса, представляющая собой связку активный центр и собственно препарат генной терапии. Место присоединения активного центра к молекуле ДНК задавалось формулой активного центра, чья структура также определяла ширину дефектного участка генома, на который воздействует препарат генной терапии.

Различные комбинации активных центров и препаратов генной терапии позволили покрыть эффективным нормализующим воздействием обширные участки генома. Возможность избирательно воздействовать на конкретный единичный ген, не затрагивая при этом функций соседних генов, позволяла оказывать адресное активирующее или угнетающее воздействие на дефектные участки генома, состоящие из одного или нескольких генов. Это в свою очередь открывало перспективы нормализации и улучшения генов непосредственно в клетках функционирующего человеческого организма на протяжении всей жизни человека. По сути, зарождался новый класс лекарств, теоретически способных одновременно воздействовать на все клетки человеческого организма. На практике это означало возможность экстренного восстановления или угнетения функций генов и групп генов, требующих нормализующего воздействия, в сжатые временные сроки. Весьма близкими последствиями развития подобных технологий могли стать омоложение организма человека, увеличение активной продолжительности жизни, индивидуальное улучшение клеток, тканей и органов. Более отдаленными последствиями зарождающихся технологий виделась практика одновременного воздействия на неограниченное количество клеток, составляющих ткань либо орган человеческого организма, а также контролируемое выращивание новых органов и тканей человека непосредственно в функционирующем организме.

Необходимо заметить, что во многих лечебных учреждениях мира на протяжении последних двенадцати лет искусственно выращивались, и довольно успешно, некоторые ткани и органы человека. Существующие технологии выращивания человеческих органов и тканей вне организма были чрезвычайно сложны, в основном, потому что требовали наличия строго регламентируемой по физико-химическим параметрам питательной среды, состоящей из сотен ингредиентов. К сожалению, в данных технологиях не использовались свойственные живым организмам механизмы генетического сопровождения и контроля над развитием собственных органов и тканей, в первую очередь из-за недостаточности знаний о работе этих механизмов. Недостаток знаний потребовал разработать механизмы принудительного воздействия, дублирующие программу генетического сопровождения и контроля, имеющуюся в каждом живом организме. Программа генетического сопровождения и контроля регламентирует выполнение клетками определенных для данного месторасположения функций и этапов развития, выбранных из огромного числа возможных вариантов. Взаимная координация групп клеток на этапах развития есть необходимое условие при любых процессах роста и развития клеток, тканей, органов и организма в целом. Отсутствие взаимной координации при любых процессах роста неизбежно приведет к неуправляемому росту тканей и, как следствие, к взаимному подавлению полезных выполняемых функций с точки зрения целостного органа, организма.

Традиционно для формирования объемной структуры выращиваемых вне человеческого организма тканей и органов применялись механические ограничения, а также ограничения в питательных веществах, необходимых для роста клеток. Теперь же появились новые возможности для поэтапного регулирования процессов клеточного роста и развития. Для коррекции процессов клеточного роста начали впервые применять препараты генной терапии, содержащие химические соединения избирательного действия, одновременно активирующие либо деактивирующие гены и группы генов в большом количестве клеток. Таким образом, осуществлялось контролируемое поэтапное выполнение намеченной программы роста клеточной ткани или целостного органа. Выращивание искусственных органов вне организма человека стало хорошим полигоном, на котором шлифовались технологии поэтапного регулирования процессов роста и развития биологической материи препаратами генной терапии.

Полученные в результате совместного труда ученых и энтузиастов из многих стран знания, конечно же, беззастенчиво использовались в военных лабораториях для совершенствования генетического оружия. Разработка «генетических пуль» являлась оборотной стороной совершенствования препаратов генной терапии. Вывести из строя и сломать человеческий организм, всегда было легче, чем создать и вылечить его. Совершенное генетическое оружие открывало перспективы властвования всей планетой, и к тому же было менее затратным, чем разработка совершенных препаратов генетического регулирования для медицинских целей. По этим причинам работа над созданием генетического оружия проводилась в военных ведомствах десятков стран мира, не останавливаясь ни на минуту, с привлечением лучшего оборудования и неограниченных средств. К множеству существующих способов умерщвления человека добавились десятки новых, коварных и изощренных. Генетическое оружие, способное воздействовать на различные уровни организации биологической материи, и способное вывести из строя клетки, ткани и органы человека, а также уничтожить любые животные и растительные организмы, стало реальностью. Применение его было затруднено и даже запрещено существующими конвенциями, международными договоренностями и соглашениями, как впрочем, и применение других видов оружия массового поражения. Но риск возникновения мировой катастрофы, как следствие самого факта существования подобного оружия, вырос многократно. Свободное хождение препаратов генной терапии плюс профессиональные знания недобросовестных ученых могли породить изощренные доморощенные способы генетического унижения и уничтожения человека, которые мыслящим ученым прошлых лет не могли представиться даже в кошмарном сне. В конце десятилетия были зафиксированы первые случаи террористических актов с применением «генетических пуль» и других видов генетического оружия. Спецслужбы ведущих стран мира и мощных транснациональных компаний взяли на вооружение индивидуально разработанные «генетические яды», способные избирательно умертвить конкретного человека, превратить его в инвалида либо в сумасшедшего.

Также участились случаи хулиганского применения самодельных химических соединений, негативно влияющих на гены человеческого организма. Изначально ненаправленное на гибель людей, это было явление того же порядка, что и разработка компьютерных вирусов, синтез самодельных наркотиков и ядов, разработка доморощенных взрывных устройств и т.п., однако все чаще применение подобных химических соединений приводило к гибели людей. Доступ к современным знаниям и технологиям в совокупности с особенностями человеческой психики и в соответствии с постулатами теории вероятностей порождал страшные технологические химеры, смертельно опасные для человечества, но удовлетворяющие самодовольные амбиции непризнанных «гениев».

Для небольших специальных подразделений, выполняющих особые операции, при которых велик риск смертельного повреждения организма, а также для представителей высших эшелонов власти стала обычной практика превентивного выращивания важнейших органов и тканей на случай их повреждения в экстремальных ситуациях. Существенные затраты на эти цели могли позволить себе только экономически развитые и богатые страны или международные организации, в частности такой подход реализовывала ООН для защиты политических деятелей от террористических актов, а также солдат при обеспечении миротворческих миссий.

Широкое распространение в мире получили промышленные селективные технологии, основанные на использовании специфических белковых молекул (антител). В подобных технологиях эффективно задействовался принцип избирательности, свойственный сложным биологическим объектам, который определял избирательный иммунный ответ организма при попадании в него чужеродного вещества. Антитела, вырабатываемые организмом для связывания определенного химического соединения, теоретически могли избирательно связывать молекулы любых веществ, и делать это тем эффективнее, чем более сложное строение имели эти вещества. На практике для создания специфических антител к определенному химическому соединению, вначале разрабатывалась компьютерная модель взаимодействия этого химического соединения и моделей белковых молекул из существующего банка данных. После предварительного перебора вариантов осуществлялся отбор нескольких подходящих молекул-претендентов на роль антитела, после чего наступала стадия оптимизации химической структуры этих белковых молекул. Не стоит забывать, что все вычислительные и аналитические процессы осуществлялись на компьютерных моделях, а не на материальных объектах. Мощное компьютерное сопровождение позволяло перебирать десятки миллионов вариантов возможного строения белковой молекулы и отбирать из них наиболее оптимальные, хотя, все это и занимало достаточно много времени.

Параллельно проводились работы по созданию специфических антител к различным химическим соединениям непосредственно в функционирующем организме животного или человека. При этом задействовались естественные программы создания специфических антител, выработанные и отшлифованные эволюцией. Полученные результаты обязательно отображались в виде компьютерной модели и подвергались тщательному анализу и уточнению.

Оба указанных способа дополняли друг друга, что способствовало получению быстрых и качественных результатов. После того как структурная искомая формула белковой молекулы была определена, в дело вступали генные инженеры со своими специфическими методами. Конечной целью их работы являлось создание последовательности нуклеотидов, кодирующих синтез данного белка, или другими словами группы генов, способных продуцировать именно этот белок. Оптимизация исходной группы генов методами генной инженерии позволяла добиться желаемых результатов и в конечном итоге синтезировать именно ту молекулу белка, структура которой была определена в процессе компьютерного моделирования как самая оптимальная. В дальнейшем массовые количества специфических белковых молекул получались путем синтеза белка в клеточных культурах.

Селективные технологии применялись в первую очередь для извлечения редких либо дорогостоящих химических соединений из растворов малых концентраций и загрязненных растворов различного происхождения. В медицине и фармацевтике они применялись для качественной очистки биологических растворов, как в лабораторных условиях, так и в составе живых организмов, что являлось перспективной новацией. Еще одной областью применения являлось извлечение из природных и искусственных растворов больших количеств полезных химических соединений массового применения. Себестоимость извлечения таких недорогих веществ была достаточно высока, однако быстро уменьшалась по мере распространения новых технологий. Для извлечения больших количеств полезных веществ конструировались специфические белки длительного использования, способные к регенерации своих свойств. Как правило, белковые молекулы крепились химическим путем к инертной керамической подложке, выполняющей конструкционные и защитные функции.

Большое внимание ученые уделяли изучению эволюционных наработок Природы. Так изучение морских организмов, концентрирующих в себе отдельные химические элементы и соединения, позволило расшифровать структуру нескольких десятков белков, избирательно связывающихся с теми либо иными компонентами, растворенными в морской воде. Оптимизация компьютерных моделей и конструирование оптимальных последовательностей нуклеотидов привели к созданию искусственных микроорганизмов, продуцирующих промышленные количества белковых молекул, способных селективно связывать некоторые полезные компоненты из водных растворов. Первыми кандидатами на извлечение из морской воды стали благородные и редкоземельные металлы. Значительный интерес также вызывала возможность добычи из природных и технологических водных растворов радиоактивных элементов с целью использования их в энергетических и военных установках. Эту задачу чрезвычайно сложно было реализовать на практике. Повышенная радиоактивность резко снижала эффективность функционирования белковых молекул и приводила к их быстрому разрушению из-за сильного радиохимического действия на атомы составляющих элементов. Применение белковых молекул для обогащения и концентрации радиоактивных элементов, требовало создания дополнительных систем ремонта и жизнеобеспечения этих белковых молекул. Выполнение новых дополнительных функций требовало перехода на следующий уровень сложности – уровень простейшего организма, который совмещал бы в себе технологические и поддерживающие собственное существование действия.

Казалось, что при помощи селективных технологий вот-вот станет возможным извлечение из неагрессивных растворов любых веществ. Однако такой заманчивый результат был делом завтрашнего дня. Реальностью дня сегодняшнего являлось конструирование белковых молекул с заданными свойствами, для этого существовали научные и технологические предпосылки. Трудности начинались при взаимной увязке последовательностей нуклеотидов, кодирующих синтез сложных белковых молекул, поскольку еще недостаточно было собрано данных о взаимосвязях вида «ген – белок», чтобы уверенно оперировать такими строительными блоками как гены. Поэтому при конструировании белковых молекул избирательного действия за основу часто приходилось брать расшифрованные природные последовательности нуклеотидов, кодирующих близкие аналоги конструируемых молекул.

Расцвет биохимии, цитологии, генной инженерии, каталитической химии и других наук, основанных на использовании свойств вещества, был предопределен небывалыми возможностями компьютерного моделирования, которые базировались на сверхмощных компьютерах и совершенном программном обеспечении. В ближайшей перспективе вырисовывались контуры новой интегральной технологии – компьютерного конструирования вещества с заданными свойствами. Под термином «вещество» следовало понимать как неорганические соединения, так и объекты органической химии, в том числе сложные и сверхсложные соединения, участвующие в биохимических реакциях живых организмов. Основной задачей такой интегральной технологии являлось улучшение, оптимизация химических процессов, создание новых совершенных веществ и реакций, за счет максимального использования свойств вещества. Конструирование новых химических соединений и реакций в виртуальной среде позволяло обойтись без сотен миллионов натурных опытов, экономя тем самым ресурсы и время всей планеты, сокращая сроки, необходимые для создания тех или иных материальных благ. Но это все еще во многом было делом будущего. А пока технологии компьютерного конструирования новых веществ отрабатывались на множестве отдельно существующих моделей (уровней единого пространства виртуального моделирования), используемых в генетике, фармацевтике, каталитической химии и других науках. Для объединения всего наработанного опыта в рамках одной технологии требовались компьютерные мощности в сотни миллионов терафлоп и универсальное программное обеспечение, позволяющее работать с различными базами данных, большинство из которых формировалось на основе специализированных и локальных программ.

Действительно, в десятках стран и тысячах научных учреждений по всему миру нарабатывался исследовательский материал в области биотехнологий, генного и химического конструирования. Влияние субъективных факторов, таких как секретность, амбиции, стремление получить сверхприбыль приводило к тому, что многие уже имеющиеся научные данные не могли быть сведены в единую картину и охвачены универсальным программным обеспечением. А ведь зачастую открытия таились в мелочах, которые терялись в брешах и не состыковках полученных данных. Для дальнейшего движения вперед требовалось создать единую базу полученных данных и универсальное программное обеспечение, что позволило бы обозреть реальную картину знаний, наработанных учеными всего мира. Крупнейшие мировые производители мягкого товара взялись за эту колоссальную задачу. Они понимали что тот, кто первым сможет предложить универсальное программное обеспечение, получит хорошие шансы стать монополистом в ближайшем будущем, когда компьютерное моделирование и конструирование станут неотъемлемой частью всех промышленных, развлекательных и обучающих технологий. Программное обеспечение, объединившее сегодня разрозненные базы данных и компьютерные модели биологических и химических наук в единое целое, завтра объединит в единую картину все существующие науки о Природе, а несколько позже позволит оперировать в пространстве виртуального моделирования всеми знаниями, наработанными человечеством. Что и говорить, перспективы развития были очень впечатляющими, и это привело к тому, что конкуренция и отношения между предприятиями различных форм собственности, разрабатывающими программное обеспечение, стали максимально жесткими и прагматичными.

К концу второго десятилетия нового века мощность суперкомпьютеров достигла поразительных величин. В большинстве развитых стран мира успешно эксплуатировались десятки суперкомпьютеров, каждый мощностью один миллион Терафлоп. Столь разительное увеличение мощности компьютеров определялось совершенной элементной базой и внедрением новых технологий. На практике была реализована теоретическая возможность запоминания, и передачи одного бита информации с помощью одного электрона, причем сделано это было на традиционных плоских и объемных микросхемах. Быстрыми темпами развивались молекулярные и субмолекулярные технологии, позволяющие экспоненциально увеличить обрабатывающую мощность компьютеров. К ним можно было отнести технологии, использующие модифицированные нанотрубки, биологические молекулы, в том числе ДНК, а также квантовые технологии, основанные на использовании субатомных частиц в качестве рабочих элементов. Несколько особняком находились технологии, использующие фотоны вместо электронов для передачи и обработки информации.

На всех этих направлениях в последние годы произошел существенный прорыв. Результатом этого стало появление персональных компьютеров с обрабатывающей мощностью десять в четырнадцатой степени операций в секунду. Такие высококлассные машины имели высокую цену, но выгода от их применения многократно превышала затраты, поэтому новые компьютеры были приобретены многими научными учреждениями мира, как рабочий инструмент для ведущих специалистов. Эти вычислительные машины были включены круглосуточно. В нерабочее время они автоматически подключались к мировой компьютерной сети для решения сложных и актуальных задач современности. Общая мощность всепланетной вычислительной сети, которая теоретически могла быть задействована для решения сверхсложных задач, составила на конец 2019 года более миллиарда Терафлоп.

Значительные мощности персональных компьютеров, а также новое поколение систем объемной компьютерной визуализации способствовали созданию бытовых трехмерных дисплеев, формирующих динамичное объемное изображение непосредственно в воздухе. Использование такого оборудования увеличило эффективность труда специалистов самых разных профессий. Возможность визуального наблюдения за изменениями внутри моделируемого объекта или процесса была чрезвычайно важна как для инженеров и конструкторов технических профессий, так и для разработчиков новейших технологий в генетике, биологии, химии и т.п.

Очень привлекательной была возможность проведения постоянно действующих конференций по различным проблемам науки и техники, на которых информация и гипотезы представлялись в виде динамичных трехмерных изображений. Для одновременного участия в обсуждении таких проблем нескольких десятков человек, участников одного проекта, работающих в различных городах мира, разрабатывались большие системы объемной компьютерной визуализации. Термин дисплей для больших систем объемной компьютерной визуализации не применялся, поскольку сходство между такими системами и традиционным дисплеем компьютера было весьма отдаленным. Внедрение первых больших систем объемной компьютерной визуализации в ведущих научных центрах мира способствовало сокращению числа научных конференций и дискуссий, требующих личного присутствия ученых, а также уменьшило необходимость личных контактов между учеными. Действительно, что может быть более понятным и доходчивым, чем открытие, мнение либо замечание, изложенное в виде динамичного трехмерного изображения, в деталях отображающего исследуемый процесс или явление. Вместе с тем необходимость изложения разных мнений в единой, доступной для общего понимания форме динамичного трехмерного изображения, потребовала разработать единые стандарты на создание трехмерных изображений и компьютерных моделей. Это было осуществлено своевременно и оперативно. Единые стандарты устанавливали единый язык общения для ученых всего мира, унифицировали программное обеспечение, систематизировали информацию и в конечном итоге сокращали время, необходимое для новых разработок, исследований, проверки научных гипотез и предположений.

С позиций создания единого пространства виртуального моделирования (ЕПВМ), все, что происходило во втором десятилетии в области компьютерного моделирования, являлось первым этапом перевода накопленных знаний в виртуальную форму, разработкой простейших уровней, отображающих реалии окружающего материального мира. Эти первые уровни ЕПВМ являлись первыми кусочками небывалой мозаики, из множества которых в будущем будет слагаться единая компьютерная модель мироздания, оснащенная системами интерактивного доступа к каждому уровню и системами обновления и корректировки взаимосвязей между уровнями.

Интенсифицировалось изучение процессов запоминания и мышления, происходящих в мозгу человека. Итогом этих исследований стало понимание в целом физиологических и биохимических механизмов запоминания и мышления. Недостающие знания были получены при помощи томографов нового поколения, способных отслеживать изменения и распределение электрической активности, температуры и некоторых других параметров в участках головного мозга человека. Свою лепту в изучение внутримозговых процессов внесли и биохимики, которые расшифровали молекулярную структуру многих соединений, принимающих участие в процессах запоминания, и определили последовательности биохимических реакций, обслуживающих процессы запоминания.

Полученные знания создали хорошие предпосылки для разработки новых способов ввода информации в мозг человека, основанных на использовании традиционных информационных каналов (зрение, слух, обоняние, тактильные ощущения и др.), а также на новых оригинальных идеях. Основной подход базировался на доказанной возможности контролируемой перезаписи информации, хранящейся в подсознании человека, в те участки мозга, которые содержат информацию для осознанного повседневного использования.

Как известно, человеческий мозг хранит в подсознании практически всю информацию, полученную в течение жизни. Но подавляющая ее часть не может быть быстро извлечена и использована для решения возникшей проблемы или просто по желанию. Причина заключается в отсутствии природного механизма, который бы позволял подключать для оперативной работы головного мозга резервы информации, хранящиеся в подсознании. Отсутствие такого механизма является одним из элементов защиты человеческого мозга от информационных перегрузок, приобретенным в процессе эволюции. Значимость подобного механизма для современного человека, обладающего развитым интеллектом и повышенным самоконтролем, весьма сомнительна. С одной стороны излишне загромождать сознание человека постоянными заботами о правильном функционировании всех систем жизнеобеспечения организма, с другой стороны в жизни человека бывают моменты острой необходимости, когда ситуация требует выложиться на пределе собственных возможностей. И в таких случаях возможность ручного управления системами жизнеобеспечения организма может быть крайне желательна.

Однако Природа все же предусмотрела существование механизмов частичного избирательного перевода информации из подсознания в сознание человека, что подтверждается существованием таких явлений как вспоминание во сне и интуиция. Эти механизмы стали основой технологии запоминания больших объемов информации. Реализуемый подход базировался на совершенствовании и улучшении природных механизмов избирательного перевода информации из подсознания в сознание, и целью своей ставил оперирование большими объемами информации. Перевод информации из подсознания в сознание человека осуществлялся в два этапа. На первом этапе информационные массивы вводились в подсознание человека в то время, когда человеческий мозг находился в особом психическом состоянии (под гипнозом, в состоянии медитации, под действием психотропных препаратов). После этого на втором этапе осуществлялось «проявление» полученной информации или перезапись информации в сознание человека и ее закрепление там. Для этого использовались методы комбинированного воздействия на отдельные участки головного мозга и нервные окончания всего организма переменными электромагнитными полями и фармацевтическими препаратами.

Первые опыты были обнадеживающими. Главная трудность заключалась в том, что для перевода информации в подсознание требовалась высокая точность избирательного воздействия физических и химических методов на определенные участки человеческого мозга. С увеличением числа экспериментов необходимая точность была достигнута. И если первые опыты касались «проявления» полученной подсознанием информации, то в ближайшей перспективе просматривались возможности введения в мозг человека нужных поведенческих программ, алгоритмов мышления, профессиональных навыков. При этом сроки запоминания необходимых объемов информации составляли бы, как ожидалось, считанные часы и дни вместо многих лет традиционного обучения.

Совершенствовались нанотехнологии создания материалов с заданными свойствами. Подобные материалы были предназначены для применения в различных отраслях мирового хозяйства. Изначально технологии молекулярной сборки материалов были ориентированы на потребности электронной промышленности, где требовалась особая чистота применяемых материалов, высокая точность взаимного расположения составляющих элементов и сверхточная дозировка вносимых примесей. Подобные требования ставились перед электронной промышленностью прежде и выполнялись известными физическими и химическими способами. Уменьшение количества вносимых примесей до нескольких атомов, переход к производству трехмерных микросхем, колоссальное уменьшение размеров всех активных элементов, повышенные требования к надежности привели к появлению новых технологических решений. При производстве объемных микросхем каждого типа стал применяться индивидуальный набор каталитических и абсорбционных матриц, которые последовательно осуществляли формирование объемной структуры микросхемы, присоединяя необходимые молекулы и атомы к основе микросхемы. Питательной средой, если уместно в данном случае применить биологический термин, несущей в себе необходимые элементы являлись особо чистые растворы и газовые смеси.

Технологии каталитических и абсорбционных матриц базировались на принципах избирательного выделения из растворов и газовых смесей необходимых химических соединений и избирательного присоединении этих химических соединений к определенным молекулам строящегося объекта. С успехом использовались и обратные принципы – избирательного отъема атомов и молекул из строящегося объекта. В общем случае, нанотехнологии разбудили фантазию ученых и техников многих специальностей, и это привело к появлению множества удачных технологических решений. Новые технологии постепенно приближались к природным технологиям строительства элементов биологических систем. Поэтому в ходе многочисленных исследований, направленных на совершенствование нанотехнологий, зачастую использовались биологические объекты, такие как антитела, ферменты, природные и искусственные катализаторы, а также их комбинации с неорганическими соединениями.

Как всегда, массированная атака очередной проблемы профессионалами разных специальностей привела к положительным результатам. Методами молекулярной сборки вещества были получены качественные объемные микросхемы. Первые успешно работающие образцы многослойных микросхем сделали реальной перспективу производства микросхем неограниченных размеров (на практике пока существовали технологические ограничения). Иными словами в ближайшем будущем ожидалось массовое производство «компьютерного» вещества, на основе которого можно будет изготавливать процессоры требуемой мощности. Как тут не вспомнить о сером веществе человеческого мозга. Таким образом, производство объемных микросхем методами молекулярной сборки открыло новую эру производства сложно структурированных материалов с заданными свойствами.

Технологические решения, используемые при производстве объемных микросхем, а именно применение каталитических и абсорбционных матриц для создания материалов с заданными свойствами, начали широко применяться в различных отраслях промышленности. Сам термин «материалы с заданными свойствами» был довольно емким по своему содержанию. Он включал в себя как особо чистые химические элементы и соединения, так и материалы со сложной структурой, полученные на их основе. Этим термином определялись также и функциональные органические ткани, производство которых методами молекулярной сборки являлось делом ближайших десятилетий. Различные комбинации требований к материалам с заданными свойствами, определяли сложность их трехмерной структуры, химический состав, чистоту используемых химических элементов и соединений, а также технологические нюансы. На фоне множества подобных задач производство «компьютерного» вещества не являлось особо сложной задачей, как не являлось и чрезмерно легкой. При производстве целого ряда материалов с заданными свойствами использовались более сложные технологии, чем при производстве «компьютерного» вещества. И напротив некоторые материалы с заданными свойствами, например, ряд конструкционных материалов, могли быть получены быстро и в промышленных масштабах.

Самое пристальное внимание было обращено учеными и технологами на улучшение и разработку новых керамических материалов. Перспективным являлось как получение чистых керамических порошков для последующего спекания, так и производство готовых деталей и заготовок. Интерес к керамике был обусловлен большим разнообразием керамических материалов (металлокерамика, стеклокерамика, полимерная керамика и т.п.), широким диапазоном их химико-физических свойств, и соответственно широкой областью применения. Одним из основных направлений являлось производство керамических проводников, обладающих эффектом сверхпроводимости при комнатной температуре. Получить такие свойства можно было за счет упорядочения внутренней структуры керамических материалов, введения дополнительных расчетных химических соединений, обеспечения особой чистоты компонентов и т.п. Вторым направлением являлось производство керамик с заданными свойствами для применения в качестве конструкционных материалов в машиностроении, авиации, космическом машиностроении, военном деле. Для этих отраслей промышленности требовался большой спектр керамических материалов, обладающих различными сочетаниями физико-механических свойств. К числу таких свойств относились предельная жаропрочность, износостойкость, химическая инертность, твердость, пластичность, долговечность и многие другие. Еще одним важным потребителем, нуждающимся в специализированных керамиках, являлась медицина. Именно для потребностей здравоохранения необходимы были долговечные и биологически инертные материалы для имплантации, заменители зубов и костей, а также конструкционные материалы для искусственных органов, совместимые с механическими и кибернетическими устройствами.

С особым пристрастием, которое объяснялось угрозой исчерпания не возобновляемых энергоресурсов, учеными многих стран разрабатывались способы промышленного получения молекулярного водорода. Наиболее перспективным казался подход, реализуемый в природе как первая стадия фотосинтеза, то есть разложение молекул воды под действием солнечной даровой энергии. Весьма многообещающим на этом пути являлось создание искусственных катализаторов, способных расщеплять молекулы воды, используя энергию окружающей среды. К концу десятилетия исследования ознаменовались первыми значительными успехами. Изучение механизмов природных фотокаталитических реакций, более известных нам как реакции фотосинтеза, способствовало созданию десятка различных по строению фотосенсибилизаторов – веществ повторяющих первую стадию фотосинтеза, а именно осуществляющих разложение воды на молекулярный водород и кислород. Применение в лабораторных установках некоторых из них позволило осуществить фотокаталитическое разложение воды в условиях естественного дневного освещения. Отдельные образцы фотосенсибилизаторов имели высокую стойкость и не требовали обновления в течение двух-трех недель. Коэффициент полезного действия искусственных фотокаталитических систем разложения воды, посчитанный как отношение теплоты сгорания полученного водорода к величине использованной солнечной энергии, в отдельных случаях достигал пятнадцати процентов, что являлось очень высоким результатом, и позволяло перейти к промышленному получению молекулярного водорода.

Интенсивно осуществлялась разработка улучшенных фотокатализаторов, воплощающая в натуральном виде результаты компьютерного моделирования и конструирования. Построенные на расчетных принципах, эти химические соединения осуществляли разложение воды на основе не существующих в природе фотохимических реакций. Создание эффективных искусственных фотокатализаторов для производства водорода из воды требовало множества сложных вычислений, и являлось достаточно трудоемким делом. В конце десятилетия произошел качественный скачок в технологиях компьютерного конструирования, что привело к созданию целого семейства эффективных фотокатализаторов. Искусственные химические соединения представляли собой сложные молекулы с развитой пространственной структурой, которые максимально эффективно осуществляли отрыв атома водорода от молекулы воды. Эффект отрыва основывался на создании вокруг атома водорода локального пространства с расчетным распределением электронной плотности и на использовании энергии фотонов. Новые фотокатализаторы имели коэффициент полезного действия всего несколько процентов, что было явно недостаточно, однако они имели и существенные достоинства, такие как инертность к большинству химических соединений, долговечность, возможность использования энергии низкоэнергетических фотонов (красного света). Дальнейшее совершенствование таких фотокатализаторов имело хорошие перспективы для производства промышленных количеств водорода в холодное время года, а также в утренние и вечерние часы, когда солнечный свет теряет свою интенсивность и высокоэнергетическую составляющую.

В результате научных и технических достижений последних лет сырьевая база мировой энергетики начала менять свою структуру и смещаться в сторону использования молекулярного водорода. Фотокаталитический способ получения молекулярного водорода из воды имел кроме известного экологического преимущества (продуктом горения водорода в кислороде является вода) еще один важный положительный аспект. При использовании свежеполученного водородного горючего солнечная энергия, запасенная в молекулах водорода, аккумулировалась и выделялась в окружающую среду в реальном времени. Напротив использование таких энергоресурсов как газ, нефть, уголь, торф приводило к выделению в окружающую среду тепловой энергии, аккумулированной миллионы лет назад, что нарушало сложившийся тепловой баланс планеты. Таким образом, массовое использование водорода в энергетике исключало дополнительный нагрев окружающей среды, как это было в случае использования природных энергоносителей, и приводило лишь к незначительному перераспределению солнечной энергии в пространстве и времени.

Использование водорода в энергетике было в целом оправдано с экологической точки зрения. Однако существовали и некоторые негативные моменты. Одним из них являлось неизбежное загрязнение атмосферы окислами азота, как следствие применения в качестве окислителя не чистого кислорода, а неподготовленного воздуха. Для решения этой проблемы требовалось разработать дополнительные системы обеспечения водородных энергетических установок очищенным кислородом. В свою очередь это требовало разработки новых и совершенствования существующих мембранных технологий.

Кроме этого требовалось разработать и создать множество новых машин, механизмов и технологий, решить проблемы безопасности при хранении, транспортировке и использовании водородного горючего. Нельзя сказать, что это были неисследованные темы и направления. Давно уже велись работы по переводу транспорта, авиации, энергетики на водородное горючее. Появление возможности производить дешевый водород ускорило эти исследования и работы. В краткие сроки учеными были предложены несколько новых технологий хранения водорода. В качестве базовой была принята технология хранения водорода в межмолекулярных пространствах химических соединений. Для этого использовались как природные цеолиты, подвергнутые улучшению, так и новые пористые материалы молекулярной сборки. Данные материалы были химически нейтральны по отношению к водороду и одновременно являлись сосудом, препятствующим самопроизвольному выходу легкого газа в окружающую среду. Также для хранения водорода в химически связанном виде использовались сплавы на основе лантана, титана, никеля и других металлов.

Наиболее перспективным оказалось хранение водорода в нанотрубках из углерода, трехмерная структура которых была модифицирована соединениями лантана, титана, никеля и других металлов. Данная технология позволяла хранить молекулярный водород под давлением внутри углеродных нанотрубок, имеющих внутренние размеры сравнимые с размерами молекул водорода. При этом, гармонично сочеталось как механическое удерживание молекул водорода, так и химическое их связывание. Такой, не лишенный оригинальности способ хранения газов, позволил аккумулировать водород в специальных накопителях с плотностью, всего в сто раз меньшей плотности газа в жидкой фазе. К тому же относительно несложным оказался и способ извлечения газа из накопителей нового поколения, основанный на ультразвуковом или электромагнитном воздействии.

Параллельно происходило совершенствование водородных топливных элементов, превращающих энергию горения водорода непосредственно в электрическую энергию. На рынке появились образцы оборудования бытового применения, имеющие мощность порядка двадцати киловатт и коэффициентом полезного действия до восьмидесяти пяти процентов.

Так в течение всего одного десятилетия человеческой истории возникли все предпосылки для перевода мировой энергетики на водородное горючее, а также для массового применения водорода в технологиях многих производств. Принципиальные трудности получения и хранения взрывоопасного газа были преодолены. Доработка и совершенствование фотокатализаторов, оборудования и обслуживающей инфраструктуры предопределили скорое улучшение экологического состояния планеты, а также улучшение условий существования земной цивилизации. А всем участникам научно-технического прогресса гарантировалась напряженная и интересная работа.

Интенсивно развивалась робототехника. Повышенный интерес со стороны общественности к первым бытовым роботам способствовал притоку финансовых и кадровых ресурсов в робототехнику и смежные отрасли. Это привело к быстрому совершенствованию выпускаемой продукции, в том числе и бытовых роботов. Техническая эволюция бытовых роботов происходила по двум направлениям. Первым из них являлось создание эффективного и совершенного домашнего помощника, способного выполнять разнообразные бытовые функции. Внешний вид этих мобильных роботов определялся их функциональным назначением и мог принимать различные формы. Такие механические помощники, оснащенные мощным процессором и гибким программным обеспечением, были способны выполнять несложную домашнюю работу – пылесосить полы и мебель, собирать разбросанные вещи, вытирать пыль, выносить к мусоропроводу мусор, открывать и закрывать двери и окна, контролировать безопасность внутри жилища. Прародителями таких универсальных домашних помощников были классические роботы – электромеханические устройства, предназначенные для выполнения несложных функций (нескольких операций).

Прародителем второго направления в развитии бытовых роботов являлись компьютеры. Эволюция бытового компьютера привела к появлению робота-секретаря. Характерной особенностью робота-секретаря являлось то, что в процессе своего функционирования он не нуждался в исполнительных механизмах. Робот-секретарь нес в основном интеллектуальную нагрузку по обеспечению потребностей человека. Например, изучив привычки, вкусы и предпочтения конкретного человека, он мог выборочно черпать из телевидения, компьютерных сетей, электронных библиотек и других источников интересующую этого человека информацию, готовить ее в виде отчетов. Кроме этого он мог отправлять и принимать почту, общаться по телефону, разговаривать с посетителями, играть с детьми, производить покупки и осуществлять платежи. По внешнему виду это неподвижное устройство напоминало персональный компьютер, форма которого подбиралась в соответствии с предпочтениями хозяина. По сути, это был продукт эволюции традиционных компьютеров, оснащенный многочисленными датчиками и соединенный с множеством информационных сетей.

В отдельное направление выделилось производство микророботов. Их массовое производство было ориентировано на потребление различными отраслями промышленности. Самые совершенные и миниатюрные из микророботов трудились на ниве молекулярной сборки материалов с заданными свойствами. Микророботы более крупных размеров использовались для контроля и ремонта трубопроводов и реакторов в энергетике, химической и фармацевтической промышленности. Были произведены также первые опыты использования микророботов в медицине для исследования и хирургического вмешательства в человеческий организм. Отдельным направлением являлась разработка и производство миниатюрных роботов для военных и специальных целей. Только для выведения из строя вооружения и боевой техники противника были разработаны более сорока различных типов микророботов. В их числе роботы с такими экзотическими функциями как экранирование передающих и приемных антенн, закупорка стволов орудий во время боя, создание ложных целей, доставка катализаторов коррозии к прецизионным узлам боевой техники противника и другие.

Выделение из генетики новых наук и направлений. Рост частных инвестиций в генетику и медицину. Восстановление функций стареющего организма человека. Восстановление функционирования желез внутренней секреции. Применение сенсоров слежения и контроля в организме человека. Универсальные прививки. Увеличение средней продолжительности жизни человека на двадцать лет. Понимание в основном механизмов формообразования человеческого организма. Расшифровка множества маршрутных карт «ген – белок – биохимическая реакция». Создание базы данных строения и функций белков человеческого организма. Работа над созданием компьютерной модели метаболизма человеческого организма. Создание компьютерной модели эталонного генома человека. Компьютерная модель нейрона человека с элементами интерактивности. Генное конструирование. Достижения в сельском хозяйстве. Успехи генной инженерии в фармацевтике. Массовое применение технологий генной инженерии в мировом хозяйстве. Изучение генетических текстов редких, экзотических, исчезнувших видов микроорганизмов, животных и растений. Исследовательские работы по улучшению человеческого организма. Применение медицинских микромашин для оперативного и профилактического воздействия на человеческий организм. Средства доставки нормализаторов генов к большим массивам клеток. Способы извлечения из клеток ненужных веществ. Ликвидация рака как заболевания. Препараты, регулирующие температуру человеческого организма и скорость обмена веществ. Расшифровка маршрутных карт вида «ген – белок – биохимическая реакция» некоторых морских животных и рыб. Улучшение природных молекул белка путем компьютерного моделирования. Начало работ по созданию человека с эталонными генами. Тайные попытки создания улучшенного человека для военных целей. Трудности создания искусственных генов. Восстановление геномов вымерших животных и растений. Управление процессами роста растительных трансгенных организмов. Конструирование новых продуктов питания. Единая база данных компьютерных моделей химических соединений. Высокий уровень развития нанотехнологий. Получение сверхчистых химических элементов и соединений. Крупнотоннажное производство неорганических материалов методами молекулярной сборки. Эволюционирующие катализаторы. Катализаторы последовательного действия как основа безотходных технологий. Разработка саморазрушающихся после выполнения функций материалов. Отработка химических технологий в «едином пространстве виртуального моделирования». Искусственные фотокатализаторы для различных частот электромагнитного излучения. Создание новых классов химических соединений. Технологии сверхдавления и сверхплотные материалы. Конструкционные материалы, полученные под высоким давлением. Сверхпроводящие конструкционные материалы. Применение водорода в промышленности и в быту. Биологическое извлечение химических соединений. Применение систем компьютерной визуализации в быту. Изучение деятельности мозга при помощи молекулярных роботов. Медицинские препараты, улучшающие запоминание. Эксперименты по введению простых программ поведения, мышления и чувствования в мозг человека. Понимание механизмов возникновения психологических состояний у человека. Оперативный контроль над параметрами человеческого мозга. Первые эксперименты по корректировке психологических состояний человека. Настоящее и будущее ЕПВМ. Применение роботов-воспитателей для воспитания молодого поколения.

Ведущей наукой современности по-прежнему оставалась генетика. За последние годы из этой важнейшей для человека науки выделилось более десятка самостоятельных наук и множество новых направлений. Диапазон, охватываемый новыми науками и направлениями, был чрезвычайно широк и включал в себя изучение всех живущих ныне представителей земной биосферы, а также по возможности вымерших ее представителей. Огромную ценность для дальнейшего прогресса генетики представляла зачастую самая незначительная информация, наработанная естественными науками. Одинаково важной была информация как об устройстве генома человека, так и о метаболизме самого бесполезного вида микроорганизмов, как о причинах мутации вируса гриппа, так и о строении генома вымерших животных и растений. Интерес к генетическим и биологическим исследованиям со стороны общественности был велик как никогда. Причиной этого являлось то, что мировое общественное мнение приняло генетику как всесильную науку, способную обеспечить каждому человеку реальное долголетие, активную жизнь в старости, возможность обновления и улучшения собственного организма.

Так уж традиционно сложилось в нашем мире, что у подавляющего большинства людей значительные финансовые возможности появляются в пожилом и старческом возрасте. Иными словами, значительная часть мирового капитала находится в собственности, либо в управлении людей, давно миновавших пору зрелости. Выбор вариантов инвестирования капитала для этой части населения определяется в основном заботой о будущем собственных детей и родственников. По сути, инвестирование капитала пожилыми людьми носит вынужденный характер, поскольку им давно известно, что никакие денежные вливания в продление собственной жизни, а это для них есть приоритет первого порядка, в принципе не могут дать кардинальных результатов. В этих условиях человек ориентируется на приоритеты второго порядка, которыми являются благополучие и помощь близким людям. Однако бурное развитие генетики и сопутствующих наук пробило брешь в сложившемся стереотипе поведения и мышления относительно возможности продления собственной жизни. В последнее время все больше и больше богатых людей активно инвестировали средства в собственное долголетие и здоровье, вкладывая их в развитие наук и технологий. В недалекой перспективе уже маячила притягательная возможность личного бессмертия. И это не было самообманом или иллюзией. Каждый новый день приносил реальные достижения и открытия, не видеть которые мог только слепой.

Денежные средства частных лиц, которые инвестировались в развитие генетических наук, были колоссальными. Не существовало еще прецедентов в истории человечества столь массового и яркого интереса к какой-либо науке со стороны людей, владеющих практически неограниченным капиталом. Лучшие ученые, лучшее оборудование, все лучшее, лучшее… Наличие достаточного финансирования предопределило революционные прорывы в генетике. Перетекание финансов в науки смежные с генетикой стимулировало и там множество открытий. Импульс развития получили даже многие академические второстепенные исследования, финансирование которых сдвинулось с мертвой точки только благодаря небывалому всплеску интереса мировой общественности к естественным наукам. Несомненно, наиглавнейшим направлением денежного инвестирования в развитие генетики являлись аспекты практического ее использования для целей медицины.

Медицина, отзываясь на настрой и потребности общества, поставила перед собой, кроме иных важных задач, в качестве приоритетной задачу поддержания и восстановления функций стареющего человеческого организма. Именно в это направление частные инвестиции были максимальными. Именно это направление медицины более всего интересовало стареющую и уже постаревшую общность богатых людей всего мира. Для удовлетворения пожеланий инвесторов активно стали разрабатываться следующие направления медицинских исследований.

Одним из признаков старости является нарушение деятельности желез внутренней секреции человека, а также их несбалансированная работа. Нарушения эти являются отражением сложных процессов, происходящих в стареющем организме, и определяются низким качеством метаболических реакций, а также искажением сложившихся взаимосвязей между частями организма. Если смотреть в корень, то первопричиной являются одновременные массовые нарушения функционирования внутриклеточной деятельности. С точки зрения голой теории оптимальным вариантом обновления стареющего организма человека было бы одновременное обновление всех желез внутренней секреции, поскольку функции любой из них к этому возрасту являются нарушенными в той либо иной степени. Вариант же частичной замены наиболее поврежденных желез внутренней секреции являлся всего лишь полумерой. Операция полной замены органов была предпочтительна, как преследующая максимальные цели, но практическое ее воплощение требовало тяжелого хирургического вмешательства по имплантации желез внутренней секреции, что являлось нелегким испытанием для стареющего организма и несло в себе существенные элементы риска.

Сам по себе процесс выращивания новых органов человека, в том числе и желез внутренней секреции, был к этому времени достаточно изучен и неплохо отработан. Выращивание нового органа происходило максимально приближенно к этапам и срокам естественной программы роста, реализуемой в организме человека. Гены и группы генов, определяющие процессы роста и сроки дифференцирования клеток различной специализации, отрабатывали свои программы в строгой последовательности, той же, что и в растущем организме. Управление этими процессами было смешанным. Часть управленческих функций выполнялась принудительно, извне, путем единовременного воздействия на все количество растущих клеток, которое осуществлялось через механизмы активирования или ингибирования отдельных генов либо групп генов. Другая часть управленческих функций базировалась на использовании природных регуляторных механизмов, а именно на процессах активирования и ингибирования генов и их групп, осуществляемых тем же естественным образом, что при росте органа внутри живого развивающегося организма.

Выращивание новых органов являлось трудным и сложным делом. Над отработкой процессов выращивания только одного органа трудились, как правило, несколько исследовательских институтов и множество лабораторий. Теоретически ясный процесс при практической реализации был сопряжен с преодолением множества трудностей, когда помимо выращивания основной для конкретного органа функциональной ткани, требовалось сопроводить этот рост пропорциональным ростом нервной, мышечной, соединительной ткани, кровеносными сосудами и капиллярами и т.п. Таким образом, выращивание новых желез внутренней секреции являлось делом реальным, но длительным и дорогостоящим. Тем не менее, устойчивый спрос стимулировал предложение. Технологии выращивания органов вне организма человека совершенствовались, стоимость выращивания желез внутренней секреции постоянно уменьшалась, от всего этого человечество только выигрывало.

Иной подход реализовывала технология ренессанса желез внутренней секреции. Понимание механизмов функционирования клеток желез внутренней секреции, а также расшифровка маршрутных карт «ген (группа генов) – биохимическая реакция – гормон», заложили теоретический фундамент целевого воздействия на определенные гены. Способствовало восстановлению на некоторый срок функций желез внутренней секреции также и введение дополнительных химических веществ непосредственно в цитоплазму клеток. Срок такого ренессанса мог быть достаточно длительным для одного организма, и непродолжительным для другого – слишком много индивидуальных факторов влияли на исход внутриклеточного вмешательства. Возраст человека, состояние тканей, сила иммунитета, наличие в клетках индивидуальных химических соединений – все это влияло на срок функционирования обновленных желез.

К этому времени были хорошо изучены гормональная и ферментная системы человеческого организма, поняты процессы взаимодействия этих систем между собой и их влияние на организм в целом. Расшифровка молекулярной и пространственной структуры всех гормонов и ферментов человека позволила наладить их массовое производство в достаточном количестве. Средства целевой доставки лекарственных препаратов с успехом применялись для адресной доставки необходимых гормонов или ферментов, непосредственно к нуждающемуся органу или ткани.

На практике восстановление функций желез внутренней секреции осуществлялась следующим образом. Имплантированные в организм больного сенсоры слежения осуществляли оперативный контроль над концентрацией гормонов в ключевых местах организма человека и передавали текущую информацию в медицинский компьютер. При нарушении гормонального баланса в организме человека, компьютер в режиме реального времени выдавал текущие рекомендации по доставке к тем либо иным участкам организма гормональных препаратов. Постоянный медицинский контроль над уровнем и балансом гормонов в организме человека делал чудеса, гормональная система пожилых людей постоянно корректировалась и поддерживалась на уровне, соответствующем юношескому и молодому возрастам. Такое воздействие на организм человека могло осуществляться на протяжении длительного периода без какого-либо ущерба для его здоровья. Положительным дополнительным эффектом являлось восстановление функционирования желез внутренней секреции, после получения ими серии корректирующих воздействий. Здесь играли свою роль тонкие механизмы автоматической регуляции, выработанные человеческим организмом в процессе эволюции.

В медицине активизировалась работа по разработке технологий улучшения, восстановления и оптимизации функций всех органов и тканей стареющего человека. Универсальным подходом являлась имплантация в человеческий организм сенсоров слежения, круглосуточно связанных с медицинским компьютером, которые контролировали те, либо иные параметры внутренней среды человека. Медицинский компьютер выдавал рекомендации больному либо команды непосредственно исполнительным механизмам для приведения параметров организма в норму путем введения необходимых препаратов. Как правило, в организме человека создавались многочисленные депо – места складирования и хранения (а в некоторых случаях и производства) гормонов, белков, ферментов, необходимых химических соединений и лекарственных препаратов. Это были как имплантированные искусственные устройства, так и ткани человеческого организма, выполняющие функции длительного хранения своего содержимого.

Комплексное применение разработанных технологий резко снижало для больного возможность летального исхода, связанного с отказом органов и желез внутренней секреции, нарушением обмена веществ, типичных причин гибели стареющего организма. Имплантация в организм больного систем слежения, контроля и некоторых исполнительных механизмов на практике носила крайне щадящий характер. Использование методов микрохирургии и последних достижений в области нанотехнологий позволяли осуществлять оперативное вмешательство без заметного дискомфорта для больного. Человек после имплантации не чувствовал присутствия инородных предметов в своем организме, как из-за малости их размеров, так и по причине биологической инертности применяемых материалов.

Еще одной точкой приложения усилий научных коллективов стали работы по улучшению иммунной системы человека. К этому времени были полностью изучены и поняты механизмы функционирования иммунной системы человека, взаимное влияние иммунных органов друг на друга, а также их воздействие на другие органы и ткани в процессе выработки иммунного ответа. Кроме этого были изучены и поняты молекулярные механизмы воздействия биологически активных веществ на иммунную систему в целом. Все это позволило начать практическое улучшение иммунной системы человека путем применения биологически активных препаратов с учетом особенностей организма. Для этих целей ученые разработали и синтезировали ряд универсальных биологически активных препаратов, а также множество препаратов индивидуального действия, направленных на активизацию и укрепление иммунной системы человека. Индивидуальный подход способствовал поддержанию иммунной системы человека в течение длительного времени на максимальном, определенном природой уровне, без вредных для организма последствий, таких как истощение либо переутомление.

Развитие компьютерных технологий и совершенствование программного обеспечения не обошли стороной иммунологию. Накопленная информация, характеризующая молекулярную структуру наиболее известных и опасных антигенов, постоянно обрабатывалась с помощью специализированных программ, что в конечном итоге позволило сделать обобщающие выводы и заключения, имеющие серьезное значение для здоровья человека. Была доказана возможность создания искусственных белков, которые одновременно несли бы на себе поверхностные признаки десятков опасных антигенов, но были бы лишены их болезнетворной силы. Такие синтетические соединения были похожи на опасные природные антигены своими мембранными специфическими белками. Для иммунной системы человеческого организма они представлялись типичными чужеродными белками (антигенами), на внедрение которых требовалось сформировать иммунный ответ, независимо от степени их опасности и болезнетворности. Подобные искусственные белки являлись универсальными прививками. После такой прививки организм человека вырабатывал стойкий иммунитет ко многим болезнетворным микробам и вирусам, имеющим в своем составе белки и белковые фрагменты, аналогичные имеющимся в универсальной белковой прививке. Применение универсальных прививок позволило на порядок сократить заболеваемость бактериальными и вирусными инфекциями. Также значительно уменьшилось число отравлений пищевыми и промышленными токсинами.

Параллельно были разработаны активные синтетические сорбенты нового поколения, которые успешно выполняли некоторые функции иммунной системы человека. Активные синтетические сорбенты избирательно связывали при введении в кровеносную систему человека чужеродные химические соединения, попавшие из окружающей среды в организм человека. Кроме этого они также обезвреживали и связывали продукты метаболизма человеческого организма, в первую очередь токсины, свободные радикалы, некоторые другие нежелательные химические соединения.

Уверенное продвижение вперед естественных наук, главными из которых являлись генетика и медицина, привели к увеличению средней продолжительности жизни в развитых странах на двадцать лет. На общем среднестатистическом фоне выделялись индивидуальные впечатляющие случаи продления срока насыщенной, активной жизни. Существующее состояние науки и техники позволяло для состоятельных людей уверенно прогнозировать срок их активной жизни в пределах ста лет. Конечно же, при условии реализации всего комплекса медицинских мероприятий, направленных на омоложение и оздоровление стареющего организма. Учитывая темпы прогресса в ключевых для человека направлениях генетики и медицины, можно было предположить увеличение продолжительности активной жизни всех жителей планеты, а не только небольшого количества богатых людей, уже в ближайшем будущем. Выражаясь простыми словами, все люди, родившиеся в шестом десятилетии двадцатого века и позже, имели шансы на долголетие и активную здоровую жизнь. Насколько реальным было эти шансы использовать каждому, зависело от воли человека, его значимости в обществе, финансового состояния и многого другого.

Планомерное изучение генома человека продолжалось во всех странах мира. Этот процесс перешел в организованную, упорядоченную стадию. Не было более революционных прорывов на этом направлении, просто сотни тысяч и миллионы ученых скрупулезно, шаг за шагом складывали все новые кусочки генетической мозаики, за которыми реально просматривалась стройная картина функционирования человеческого генома. В прошлом осталась эйфория первых успехов и открытий, теперь исследовательский процесс шел безостановочно в тиши лабораторий и институтов, ежечасно отображая новые достижения и наработки путем совершенствования компьютерных моделей клеток, органов, целостных организмов, пополняя, таким образом, общедоступные базы данных. Геном человека являлся достоянием всего человечества, и давно уже информация об устройстве и механизмах его функционирования стала открытой и общедоступной для ученых и любителей всего мира, за небольшим исключением по причине безопасности. Экспериментальной информации было накоплено и систематизировано чрезвычайно много.

Анализ накопленной информации позволил полностью понять механизмы формообразования человеческого организма, реализуемые через последовательную активизацию так называемых «архитектурных генов». Стали понятными процессы роста и развития человеческого организма от момента первого деления оплодотворенной яйцеклетки до стадии половой зрелости, включая механизмы пространственной организации клеток, тканей, органов, механизмы дифференциации клеток, а также механизмы последовательного включения тех либо иных генов и групп генов. Были составлены полные маршрутные карты общего вида «ген – белок – признак», которые содержали информацию разной степени сложности о подчиненности и взаимоотношениях генов, белков и признаков между собой.

Близилась к завершению гигантская работа по составлению полного списка маршрутных карт типа «ген – белок – биохимическая реакция». Итогом этой работы виделось создание единой карты всех метаболических реакций человеческого организма. Последовательности «белок – биохимическая реакция» после расшифровки состыковывались между собой, выстраивались в длинные ветвящиеся цепи. При этом наглядно отображались механизмы сложных процессов и функций, присущие живым клеткам и тканям человека. Такие сложные цепи, переплетаясь между собой, отображали в табличном либо виртуальном трехмерном виде пока еще не полную единую карту всех метаболических реакций человеческого организма.

Единая карта метаболических реакций с каждым днем становилась все более полной, точной и всеобъемлющей. К концу десятилетия в ней нашли свое отображение около двухсот пятидесяти тысяч биохимических реакций, присущих человеческому организму, как на протяжении всего срока существования, так и в определенные периоды его развития. В этом всеобъемлющем научном исследовании нашлось место и для полумиллиона различных видов белков, вырабатываемых в организме человека, чьи функции и устройство были определены к этому времени. Изучение сотен тысяч белков, которые остались пока неисследованными, успешно продолжалось учеными многих странах мира в рамках программы «Белок человека». Трудности при изучении белков, связанные с их малым количеством, кратковременностью существования внутри клетки, необходимостью изучать поведение белковых молекул непосредственно в живой клетке, а также неоднозначным взаимодействием с другими веществами, успешно преодолевались. Шаг за шагом ученые раскрывали тайны строения белковых молекул, нюансы их поведения в биохимических реакциях.

Систематизация полученных наукой знаний позволила приступить к созданию компьютерной модели метаболизма человеческого организма, отображающей полный перечень свойственных человеческому организму жизнеобеспечивающих реакций. Несмотря на недостаток знаний о строении и функциях полумиллиона различных белков человеческого организма было вполне реально и весьма заманчиво изложить их функции и строение в приближенном виде, чтобы получить готовый инструмент для дальнейших исследований. Однако ученые пошли по пути создания компьютерной модели, построенной исключительно на достоверных, проверенных и подтвержденных фактах. Подобные факты формировали фундамент, на котором строились, проверялись и оттачивались новые теории и гипотезы, а также уточнялись ранее полученные знания и представления.

Создаваемая компьютерная модель метаболизма человеческого организма стала наиболее полной и ежеминутно обновляемой базой данных, которая в режиме реального времени пополнялась информацией, полученной в ходе реализации программ «Белок человека» и «Геном человека». Данная модель, хотя и не была достаточно полной, поскольку не учитывала все присущие человеческому организму белки и биохимические реакции, все же давала достаточно подробное представление о тонкостях основных метаболических процессов в клетках, тканях и органах человека. Важной особенностью компьютерной модели стала ее способность представить метаболические процессы в человеческом организме и строение белковых молекул в виде объемного виртуального изображения. Если выражаться просто, многое в строении и функционировании человеческого организма было уже изучено и понято. Информация о функциях и структуре неизученных белков, о предназначении неисследованных метаболических реакций, имела для ученых второстепенное значение, поскольку затрагивала процессы, признаки и реакции, не угрожающие человеческому организму гибелью. Существующие белые пятна, конечно же, требовали самого тщательного изучения, но даже при отсутствии этих знаний уже сегодня можно было успешно использовать возможности компьютерной модели метаболизма человеческого организма для продвижения вперед в медицине, фармацевтике, геронтологии и других науках.

Для координации усилий мировой научной общественности по совершенствованию и пополнению базовой компьютерной модели был создан на территории объединенной Европы научный центр, в котором трудились сотни специалистов различного профиля из многих стран. К сожалению, созданная компьютерная модель не могла пока работать в интерактивном режиме, что затрудняло работу ученых по доводке гипотез и предположений в режиме реального времени. Ввод новых знаний в базу данных осуществлялся как автоматически в соответствии с алгоритмами программного обеспечения, так и непосредственно специалистами в случаях, не предусмотренных компьютерными программами. Все новые знания подвергались тщательному анализу на предмет состыковки с уже имеющимися данными. Процесс анализа новых данных осуществлялся специальной рабочей группой, состоявшей из представителей разных наук. Эта группа также производила необходимые корректировки компьютерной модели при поступлении новых данных, с периодичностью один раз в неделю, и чаще, в случае какого-либо серьезного прорыва на одном из научных участков.

Все научные учреждения мира имели равные права на пользование базовой компьютерной моделью метаболизма человеческого организма для решения собственных задач. Сверхмощные компьютеры и высокоскоростные информационные магистрали позволяли делать это быстро и из любой части мира. Специальная служба безопасности осуществляла контроль над чистотой экспериментов при использовании базовой компьютерной модели. Любые попытки разрабатывать на ней генетическое, цитологическое, биохимическое оружие пресекались на корню, как службой безопасности, так и встроенными охранными программами.

К концу десятилетия закончилась кропотливая работа по сопоставлению человеческих генов и групп генов кодируемым ими признакам, белкам и биохимическим реакциям. За время исследований при расшифровке и сопоставлении генов и кодируемых ими признаков, белков и биохимических реакций был использован обширный материал, насчитывающий более пятидесяти тысяч индивидуальных геномов. Генетический материал для исследований подбирался по критериям максимальной несхожести геномов между собой, поэтому исследовательские работы закончились получением достоверных результатов. При отборе геномов, которые должны были достоверно представлять весь генофонд человечества, учитывались генеалогические нюансы, место проживания, профессиональная деятельность, расовая принадлежность, возраст людей, предоставивших наследственный материал. Результаты компьютерного анализа наследственной информации позволили выделить группу генов, ответственных за наиболее удачные проявления признаков человеческого организма, которые легли в основу компьютерной модели эталонного генома человека. Эта модель вобрала в себя все «лучшие» гены, найденные за годы исследований индивидуальных геномов и имела огромное значение для будущего всего человечества. Например, ребенок, появившийся на свет с таким эталонным геномом, от рождения будет иметь преимущества перед другими детьми, никогда не будет болеть, и будет иметь резервы «мощности» всех систем организма, в несколько раз большие, чем среднестатистический человек. Реальное рождение человека, имеющего эталонный набор генов, явилось бы важным шагом на пути эволюции человека, новым этапом в развитии человечества, определенным не самой Природой, но подготовленным мощью человеческого разума.

Однако теоретическая возможность создания в недалеком будущем совершенного человека (на базе эталонного генома) особенно никого в мире не взволновала и не воодушевила. Данная тема была интересна и актуальна сегодня. Завтрашний день многие преимущества совершенного, эталонного человека делал несущественными. При всех своих замечательных физических и морфологических признаках человек с эталонным набором генов не являлся фактором, кардинально влияющим на эволюцию человеческого общества. Запрограммированный генетически срок человеческой жизни в 110-120 лет, мог стать реальностью уже сегодня, и достичь этого можно было относительно несложными медицинскими средствами и технологиями. Перспектива для своих детей иметь здоровые органы в пожилом возрасте не волновала всерьез сегодняшних родителей, которые жили в мире, где замена изношенных органов и тканей была повседневной реальностью. Понимание механизмов реализации генетических программ, которое навсегда убрало завесу тайны над волшебством преобразования двух слившихся воедино клеток в мыслящего индивидуума, сделало современного человека более уверенным в собственных силах.

Потенциал лучших наработок эволюции, реализуемый в геноме совершенного человека, хотя и был значительным, все же имел свой предел, не слишком превосходящий предел возможностей среднестатистического человека. Многие ученые, философы и просто мыслящие люди, считали, что использование в близком будущем естественных эталонных генов для выращивания нового поколения неоправданно, что задачи, которые ставит перед собой и решает цивилизация, должны быть масштабнее и сложнее. Не увеличение продолжительности жизни до 120-150 лет, а увеличение срока активного долголетия до 500-1000 лет, такая задача должна решаться уже сегодня. Не повышение резервов организма и ресурсов органов на тридцать- пятьдесят процентов, а создание новых органов и систем, обеспечивающих жизнедеятельность в широком диапазоне условий окружающей среды. Не повышение коэффициента полезного действия пищеварительной системы при переработке пищи, а использование других видов энергии, помимо энергии химических связей.

Одним словом, речь шла об улучшении человека, как вида не путем постепенных эволюционных преобразований, а путем активного использования знаний и передовых технологий. Сама возможность подобного варианта развития событий нашла во всем мире, как сторонников, так и противников. Дискуссии на эту тему стали неотъемлемым атрибутом общественных и научных форумов, а также предметом длительных обсуждений в политических и государственных институтах. Мировые религиозные организации также присоединились к дискуссиям о путях эволюции человека, и мнения их по этому поводу также разделились.

На фоне происходящих в мире дискуссий появление компьютерной модели эталонного генома человека не произвело заметного ажиотажа. Новая модель заняла подобающее ей место как составная часть базовой компьютерной модели метаболизма человеческого организма, наиболее полной и обширной из существующих моделей. Надлежащее место в базовой модели также заняли другие существующие компьютерные модели специализированных клеток человека, некоторых клеток животных, а также компьютерные модели функциональных тканей, органов, систем и подсистем человека.

К этому времени весь мир перешел на единые стандарты программного обеспечения для компьютерного моделирования. Это позволило без проблем состыковывать воедино разрозненные модели различной степени детализации, разрабатываемые в различных странах и ориентированные на использование специалистами различных направлений. Семейство компьютерных моделей животных и растительных клеток было представлено несколькими достаточно полными моделями, разработанными учеными США, Японии, Европы, Китая и России.

Наиболее полной и завершенной являлась разработанная в США компьютерная модель нервной клетки мозга человека. Уровень детализации компонентов и структурных составляющих нервной клетки в данной компьютерной модели был чрезвычайно высок. Все клеточные структуры и процессы в этой модели были разработаны с детализацией на уровне молекул, а наиболее ответственные и важные из них на уровне отдельных атомов. Высокий уровень изученности компонентов нервной клетки и хорошая детализация позволили реализовать в компьютерной модели опции интерактивности и автоматической настройки. После воздействия на модель возмущающего фактора, которым мог быть ввод новых данных либо проверка теоретических представлений, она переходила в новое, адекватное вмешательству, состояние. Например, после введения в компьютерную модель нервной клетки мозга человека виртуального химического соединения, можно было визуально получить ответ на вопрос: «Является ли данное химическое соединение нейтральным, улучшает или ухудшает процессы, происходящие во время передачи сигнала между нейронами?».

После ввода информации суперкомпьютер начинал расчет вариантов взаимодействия виртуального химического соединения со всеми способными к реакции химическими соединениями, принимающими участие в моделируемом процессе. При этом взаимодействие молекул и атомов химических соединений рассматривалось как взаимодействие поверхностей потенциальной энергии. Образующаяся при взаимодействии двух поверхностей потенциальной энергии новая интегральная поверхность задавала структуру всех возможных химических соединений, чье строение вписывалось в такую поверхность. Невозможность получения интегральной поверхности потенциальной энергии указывала на невозможность осуществления химической реакции между данными химическими соединениями. После определения потенциально возможных продуктов химических реакций, тут же автоматически отображаемых в виде распределенных в пространстве структур, которые могли образоваться при взаимодействии исследуемого химического соединения со всеми способными к реакции клеточными компонентами, процедура поиска ответа продолжалась. Такой перечень возможных продуктов химических реакций принято было называть перечнем первого рода.

Вновь образованные химические соединения также проверялись на предмет химического взаимодействия со всеми, имеющимися в оперативном пространстве химическими соединениями и способными к реакции клеточными компонентами и между собой. Итогом второго этапа компьютерного анализа являлся новый перечень потенциально возможных химических соединений, то есть перечень второго рода. В дальнейшем, в зависимости от принятой глубины исследования поставленной задачи, для нахождения ответа необходимой степени точности могли проводиться дополнительные этапы анализа.

Все случаи получения новых интегральных поверхностей потенциальной энергии (продукты химического реагирования исследуемых соединений) изучались на предмет их дальнейшего участия во всей цепочке метаболических реакций моделируемого процесса. В нашем примере ответом на поставленный вопрос являлось виртуальное изображение возможных реакций активных химических соединений и мембранных белков, контролирующих возбудимость нервной клетки и обеспечивающих генерацию и передачу нервных импульсов между нейронами. Анализируя последовательность таких изображений, легко сделать выводы о характере влияния исследуемого химического соединения на процессы, происходящие в момент передачи сигналов между нейронами.

Основанный на квантовой теории способ моделирования химических реакций, при котором анализу подвергались взаимоотношения между ядрами и электронами, являлся самым точным из используемых способов моделирования. Однако данный способ требовал использования компьютеров огромной мощности и применялся в особо ответственных случаях. Для этих целей, как правило, задействовались компьютерные ресурсы суммарной мощностью не менее десяти миллионов Терафлоп. При всей своей сложности задачи моделирования взаимодействия двух и более сложных химических соединений успешно решались на практике. В этом была заслуга не только разработчиков и производителей суперкомпьютеров. Количество операций в секунду, которое требовалось для расчета взаимодействия двух относительно простых белковых молекул, было астрономическим и не могло быть достигнуто в ближайшем будущем экстенсивным путем наращивания мощности суперкомпьютеров.

Основная заслуга в повышении эффективности суперкомпьютеров при решении задач повышенной сложности принадлежала разработчикам программного обеспечения. Именно совершенное программное обеспечение отсекало те сотни и тысячи миллиардов тупиковых вариантов и бесполезных операций, которые только занимали машинное время, и позволяло отделять в режиме реального времени зерна от плевел. При этом в технологиях компьютерного моделирования огромную роль играл опыт разработки прежних компьютерных моделей. Ничто существенное в мире программирования не пропадало бесследно, а служило дальнейшему прогрессу науки. К тому же при компьютерном моделировании взаимодействия разных химических соединений число комбинаций реагирующих веществ, было хотя и очень велико, но все же конечно. Количество потенциально полезных вариантов составляло весьма малую часть от всех теоретически возможных. При этом особое значение имело создание базы данных, содержащей информацию о свойствах важнейших для человечества химических и биохимических соединений, отображенных в универсальном виде, подходящем для использования в технологиях компьютерного моделирования. На практике это означало, что плановый перевод свойств химических соединений в электронную форму, который значительно ускорит и облегчит процессы разнообразного компьютерного моделирования, становился одной из главных точек приложения усилий ученых различных специальностей.

Сотни научных учреждений химического и физического профиля во всем мире начали планово заниматься расчетом поверхностей потенциальной энергии химических и биохимических соединений, а также взаимодействием уже рассчитанных поверхностей потенциальной энергии между собой. Шаг за шагом древние науки химия и биология совместно с новейшей наукой генетикой все больше свои натурные исследования и эксперименты смещали в область компьютерного моделирования и конструирования. Ожидалось, что именно универсальные методы компьютерного моделирования свойств и строения вещества в ближайшем будущем объединят в единую интегральную науку сегодняшние химию, генетику и биологию.

К средине третьего десятилетия впечатляющего уровня развития достигла генная инженерия, особенно в области конструирования новых генов, не существующих в земной биосфере. В своей работе генные инженеры руководствовались традиционным подходом использования генов и целостных генетических структур растительных и животных организмов для генетической модификации другого организма. Если объяснить эти технологии максимально упрощенно, можно было сказать, что человек пытался перетасовывать гены, взятые из генофонда земной биосферы по-своему, для получения желаемого результата. На практике этот процесс не происходил случайным образом, наоборот он осуществлялся под строжайшим контролем, с существенными ограничениями, налагаемыми на цели и способы исполнения. Отрасли промышленности, основанные на достижениях генной инженерии, уверенно занимали четвертое месте в мире по объему производимых товаров. Их опережали только энергетика, добывающая промышленность и производство компьютеров и программного обеспечения.

За неполных пятьдесят лет, прошедших с момента становления генной инженерии как прикладной науки, ее результаты значительно повлияли на развитие сельского хозяйства, медицины, химической промышленности, энергетики, экологии и другие области человеческой деятельности. Например, оптимизированные сельскохозяйственные растения, которые в последние годы получили распространение во всем мире, имели урожайность в среднем в три раза выше самых лучших традиционных сортов. Такие растения обладали наследуемыми устойчивыми признаками и не подвергались самопроизвольным мутациям. По сути, на практике были реализованы преимущества эталонных растительных организмов, важнейших для человека видов. Дальнейшее улучшение полезных признаков у эталонных растений также осуществлялось методами генной инженерии, путем внедрения в эталонный наследственный материал генов, взятых от других растений. Подобные улучшенные сорта, сохранив высокую урожайность, приобретали новые полезные качества. Самыми существенными из них являлись устойчивость к засухе и заморозкам, способность самостоятельно бороться с различными вредителями, малая потребность в минеральных удобрениях, возможность выращивания на одном растении нескольких полезных продуктов, неприхотливость к выполнению правил агрокультуры, быстрый распад растительных тканей после сбора урожая.

Столь существенные достижения привели к распространению по всей планете высокоурожайных и устойчивых сортов полезных растений, что в принципе ликвидировало угрозу голода для населения развивающихся стран. Негативным следствием этого процесса стало то, что без работы и доходов осталось множество фермеров в таких странах как США, Канада и страны объединенной Европы. С прогрессом бесполезно бороться, его невозможно остановить, поэтому многочисленные попытки возмущенных фермеров ограничить распространение новых сортов смогли лишь ненадолго отодвинуть процесс банкротства фермерских хозяйств во всех странах мира.

Достижения генной инженерии в животноводстве были впечатляющими, хотя и не столь революционными, как в случае с сельскохозяйственными растениями. Далеко не для всех видов полезных животных был к этому времени определен эталонный геном. Улучшение многих видов сельскохозяйственных животных осуществлялось путем внедрения в их наследственный материал хорошо изученных генов других организмов, с последующим наследованием полезных признаков. Большое количество ошибок и неудачных опытов существенно сдерживали быстрое продвижение в этом направлении. Общественное мнение, настороженно наблюдая за трансгенными операциями на животных, с ужасом представляло применение подобных технологий для создания мутантов-людей, так что ученые, работающие в данном направлении, отнюдь не продвигались на зеленый свет. Однако же, даже осторожные эксперименты, учитывающие возможное общественное недовольство, привели к появлению улучшенных видов сельскохозяйственных животных, с показателями в два раза лучшими, чем у традиционных видов животных в начале века. Такие улучшенные животные нуждались в меньшем количестве пищи, значительно реже болели, давали высокие привесы, приросты и надои, быстрее росли. К тому же они были похожими на тех домашних животных, которых мы и наши предки видели последние несколько тысяч лет. Этот фактор являлся очень важным и благоприятным для дальнейшего применения генной инженерии в животноводстве, поскольку появление животных непривычного внешнего вида привело бы к возмущениям общественного мнения.

Достижения генной инженерии в совокупности с технологиями компьютерного конструирования веществ с заданными свойствами совершили переворот в фармацевтике. За прошедшие годы нового века мировая лекарственная база претерпела фундаментальные изменения. Около девяноста процентов применявшихся в начале века лекарственных препаратов были заменены более эффективными, более естественными для человеческого организма лекарствами, не имеющими побочных эффектов. Большая часть этих новых лекарственных препаратов синтезировалась не прежними методами в лабораторных и промышленных реакторах, а в живых биологических реакторах. В качестве таких биологических реакторов для производства медицинских препаратов, особенно белков, гормонов, ферментов и многих других веществ, использовались трансгенные животные и растения. Необходимые для людей лекарственные препараты являлись теперь продуктами жизнедеятельности трансгенных животных и растений, либо продуктами дальнейшей переработки сырья, получаемого из них. Не остались в стороне и традиционно используемые в фармацевтике микроорганизмы. Сотни видов трансгенных микроорганизмов, дрожжей, грибов трудились на благо человека в фармацевтических и производящих продукты питания компаниях. Во многих случаях конкретный штамм микроорганизмов в процессе жизнедеятельности продуцировал готовые лекарственные препараты, которые после доочистки и стерилизации можно было использовать непосредственно для лечения и профилактики болезней.

Количество видов трансгенных млекопитающих, задействованных в производстве фармацевтического сырья и препаратов, было велико. С их помощью производилась значительная часть современных лекарственных препаратов. Однако биологический синтез многих лекарственных препаратов не мог быть осуществлен в биологических реакторах, в качестве которых выступали трансгенные млекопитающие. Необходимые для медицины и фармацевтики биологические яды и токсины приходилось получать, используя в качестве биологических реакторов экзотические виды змей, рыб, моллюсков и других видов животных. Достойное место в ряду продуцентов лекарственных препаратов заняли также улучшенные виды насекомых.

Что касается химической промышленности, то за последние годы было разработано около десятка эффективных технологий получения химических продуктов на основе низкоэнергетических биокаталитических реакций. Новые технологии работали в условиях реальных земных температур и давлений с минимальным расходованием энергоресурсов. Достижением генной инженерии являлось то, что биологические катализаторы, применяемые в этих технологиях, вырабатывались трансгенными микроорганизмами, дрожжами, грибами, морскими организмами в промышленных количествах. Новые технологии способствовали дроблению огромных, угнетающих природу химических предприятий, на небольшие, дружественные окружающей среде производства, использующие биологические катализаторы.

На энергетику со стороны генетики также было оказано существенное влияние. Созданные методами генной инженерии микроорганизмы, способные осуществлять биокаталитическое разложение воды позволили начать производство молекулярного водорода для потребностей промышленности и быта. Водородная энергетика, вооруженная экологически чистым способом добычи основного сырья, уверенно начала теснить традиционную энергетику, основанную на сжигании природных невозобновляемых ресурсов. Еще одним фактором влияния на энергетику стало использование искусственных микроорганизмов для разработки обедненных и труднодоступных месторождений нефти, угля и сланцев, путем биологического извлечения из них горючих газов.

В вопросах экологии и защиты окружающей среды достижения генной инженерии также привели к значительному прогрессу. Если говорить обобщенно, то любое использование наработок этой прикладной науки сопровождалось снижением экологической нагрузки на планету. В основном благодаря массовому применению биотехнологий в химической и фармацевтической отраслях промышленности, впервые за последние два века показатели давления цивилизации на окружающую среду стабилизировались, а по некоторым позициям снизились, несмотря на увеличение населения планеты и увеличение потребностей человечества. Иными словами, наметилась стойкая тенденция излечения планеты Земля от хронического заболевания, носящего название экологическое загрязнение.

Биотехнологии, уверенно взяв старт, начали исполнять свое основное предназначение по переводу обслуживающих цивилизацию производств и технологий на безотходную основу. Идеальным конечным результатом этого процесса в близком будущем виделась замена всех существующих технологий на биологические технологии. Конечно, возможность полного перевода на биотехнологии всего мирового хозяйства казалась нереальной, однако практика их применения часто опережала самые смелые фантазии. Такие отрасли промышленности, как металлургия черных и цветных металлов, производство строительных материалов, добыча полезных ископаемых, традиционная энергетика, производство станков и оборудования, на первый взгляд имели весьма отдаленное отношение к биотехнологиям. Но при более пристальном рассмотрении становилось ясным, что добыча полезных ископаемых, извлечение чистых металлов ни что иное, как типичная функция трансгенных микроорганизмов, уже практически реализуемая в некоторых процессах извлечения полезных ископаемых. Производство экологически чистых строительных материалов может осуществляться, как микроорганизмами, так и искусственными организмами более высокой степени организации. Что касается перспектив применения биотехнологий в энергетике, то к этому времени уже были получены обнадеживающие результаты исследований, направленных на создание модифицированных трансгенных микроорганизмов и генерирующих биологических тканей, использующих энергию фотосинтеза, хемосинтеза и тепла окружающей среды для непосредственного производства биологического электричества.

Потребность в станках и оборудовании во многих отраслях промышленности при широком внедрении биотехнологий будет уменьшаться, либо вообще отпадет, как это произошло в фармацевтике при переходе от промышленных методов синтеза лекарственных препаратов к синтезу в биологических реакторах, или живых организмах.

Конечно, построить гиперзвуковой летательный аппарат на основе одних биотехнологий вряд ли получиться. Но вот получить необходимые для этого конструкционные материалы вполне возможно. Технологии получения сверхчистых металлов, равно как и технологии направленной кристаллизации в многокомпонентных расплавах и растворах, вполне могут быть заменены селективными биотехнологиями извлечения сверхчистых металлов из природных и искусственных сред и биокаталитическими технологиями создания материалов с заданными свойствами. Однако природа не терпит односторонних подходов, и в своем творчестве использует самые разнообразные методы и способы воздействия на материю, и это правило взял на вооружение человек.

Если взглянуть на первооснову, благодаря которой стало возможным широчайшее применение биотехнологий, то такой первоосновой являлись уникальные и разнообразные свойства белковых молекул, астрономическое число их возможных структурных форм. Главным достоинством белковых молекул является то, что с их помощью можно контролировать и управлять ходом едва ли не всех возможных химических реакций. При этом в среде характеризуемой стабильными параметрами температуры, давления, и концентраций могут одновременно осуществляться различные химические реакции с участием белковых молекул. Прямым доказательством значимости белковых молекул является факт существования белковой жизни на нашей планете. Форма существования белковых тел, базирующаяся на фундаменте из двадцати аминокислот, представляет собой совокупность устойчивых логических связей, реализованных в виде повторяющихся биохимических реакций с участием белковых молекул. Всего двадцать различных аминокислот и миллионы различных белковых молекул, каждая из которых уникальна по своему строению и функциям.

Природа использовала для создания жизни на Земле всего двадцать аминокислот, не задействовав при этом несколько сотен других существующих аминокислот. Этого оказалось вполне достаточно для сотворения всего окружающего нас разнообразия белковой жизни. Можно представить себе масштабы и возможности творчества, открывающиеся перед учеными в случае использования других аминокислот для конструирования и создания новых организмов. Даже не стоит упоминать о тысячах других классов химических соединений, многие из которых представлены тысячами различных молекул, и на базе которых вполне могут быть построены специализированные химические соединения, способные объединяться в самовоспроизводящиеся системы.

Именно вера в неограниченные возможности белковых молекул, овладевшая умами ученых и философов, привела к возникновению очередного бума в изучении генов и белков биосферы нашей планеты. Не последнее место в этом процессе занимали финансисты и промышленники. И те, и другие, одни в ожидании прибылей от вложения капитала, другие в ожидании революционных, прорывных технологий, инвестировали огромные суммы в исследования, связанные с поиском и конструированием функциональных белков. В рамках этого процесса происходило массовое изучение генетических текстов экзотических и редких животных и растений, а также палеоорганизмов, с целью последующего сравнительного анализа и нахождения перспективных различий для практического применения.

В свою очередь биологи и биохимики обратили пристальное внимание на механизмы функционирования нестандартных, уникальных и выдающихся биологических объектов в биосфере Земли. Особенный интерес представляли метаболические процессы, свойственные живым организмам, существующим в экстремальных условиях. Жизнедеятельность таких организмов осуществлялась в условиях повышенного давления окружающей среды, высокого уровня радиоактивного излучения, при высоких концентрациях тяжелых металлов и высоких температурах. В борьбе за расширение своего ареала обитания, многие виды организмов в процессе эволюции заняли такие ниши, которые согласно нашим представлениям о возможностях белковой жизни должны быть необитаемыми. Например, существование белковых организмов при температуре около трехсот градусов по Цельсию и давлении более трехсот атмосфер, в среде, насыщенной водными растворами химически агрессивных и ядовитых соединений, вблизи вулканических разломов на дне океана являлось ярким примером неограниченных возможностей белковых организмов.

Отдельным направлением биологических исследований стали поиски оригинального генетического материала и специфических биохимических реакций. Самые интересные и перспективные находки совершались при изучении представителей экстремальных сред обитания, экзотических и реликтовых организмов. Они несли в своем наследственном материале память о механизмах функционирования в сложных неблагоприятных условиях древней Земли. Повышенный интерес ученые стали проявлять и по отношению к древнему человеку. Несмотря на серьезный уровень исследований генома человека, явно недостаточное внимание было уделено изучению эволюционных предков человека, людей с яркими аномалиями, представителей исчезающих народностей и племен, что являлось упущением и требовало немедленного исправления. Вновь проводимые исследования, касающиеся ранее неизученного наследственного материала, пополняли базу данных, используемую в технологиях генной инженерии и при разработке биотехнологий.

Исследование генома человека изначально регламентировалось строгими нормами международного права, полученные результаты являлись достоянием всего человечества, и были доступны для ознакомления учеными разных стран. А вот результаты научных исследований генетического и цитологического материала животных и растительных организмов, как правило, являлись собственностью учреждений, организаций и частных исследователей. Диспуты и обсуждения на тему, являются ли такие знания достоянием всего мирового сообщества или собственностью научных организаций и частных лиц, велись уже давно, но без особого результата. Развитые государства, в которых в основном реализовывались программы научных исследований, не были заинтересованы в потере контроля над перспективными разработками, который был напрямую связан с контролем над гражданами и юридическими лицами своей страны, занимающимися научными исследованиями. Подобный контроль прямой или опосредованный всегда существовал. Для государства предпочтительным являлось монопольное владение высокими технологиями. Что касается частных исследовательских организаций и исследователей, то их позиция была еще откровеннее и жестче, поскольку затрагивала такие категории как личное благосостояние, интеллектуальное право, право на самореализацию, коммерческий риск и прочее. Поэтому многочисленные попытки многих стран и организаций, направленные на подписание соглашения о добровольной передаче исследовательской информации в общедоступную базу данных, постоянно проваливались.

Качественный прорыв в знаниях и технологиях, произошедший в последние тридцать лет, позволил приступить к решению тех задач, которые еще вчера казались делом далекого будущего. Наиболее важной для человечества являлась задача улучшения человеческого организма. Все традиционные действия медицинского характера, которые осуществлялись в отношении человеческого организма ранее, были основаны на принципах помощи и ремонта, то есть носили вспомогательный характер, и не приводили к вечному, не ограниченному временем функционированию организма человека. Тем более всерьез никогда не рассматривался вопрос о наследовании таких искусственных улучшений, поскольку подобный вопрос считался преждевременным и технически невыполнимым.

Теперь же вопросы улучшения систем человеческого организма и оптимизации отдельных метаболических реакций стали предметом серьезных исследований. Имеющаяся в распоряжении ученых карта метаболических реакций человеческого организма, хотя и оставалась не полной, но включала в себя множество целостных функциональных звеньев и самодостаточных фрагментов, которые могли стать объектом теоретического, а затем и практического улучшения. Локальные задачи, которые ученые ставили перед собой, приступая к теоретическому улучшению человеческого организма, были довольно непривычными и в чем-то даже экзотическими. Например, одна группа ученых проводила компьютерное моделирование процесса желудочного пищеварения как совокупности химических реакций, и ставила перед собой цель включить в процесс пищеварения разработанные ими ферменты, позволяющие расщеплять на полезные компоненты растительную клетчатку. Анализ полученной информации, показал, что необходимый ген, отвечающий за синтез искусственного фермента, может быть без отрицательных побочных эффектов и угнетения существующих полезных функций пополнить набор генов специализированных клеток из эпителия желудка человека. Улучшенная пищеварительная система человека как ожидалось, приведет к изменению структуры питания, сместив акцент в сторону потребления растительных продуктов широкого ассортимента.

Другая группа ученых занималась улучшением переносящего кислород белка гемоглобина. Целью исследований являлось получение нескольких новых белков, сходных по своим функциональным возможностям с белком гемоглобина и вписывающихся в существующую систему кровоснабжения и кроветворения, которые могли бы транспортировать большее количество кислорода и имели бы функциональный оптимум в интервале температур тридцать-тридцать семь градусов по Цельсию. Подобный белок, синтезируемый в организме человека, позволил бы не только расширить диапазоны физических нагрузок, но и обеспечить продолжительное легочное дыхание под водой в условиях переохлаждения организма. Даже, вводимый просто в кровеносное русло в виде инъекций такой белок мог бы существенно увеличить выживаемость в аварийных ситуациях моряков, подводников, летчиков и облегчить жизнь людей со слабым сердцем, больными легкими и просто тучных.

Еще более экзотичными являлись работы по созданию биологических сенсоров, совместимых с человеческим организмом. Как ожидалось, такие дополнительные органы чувств смогут воспринимать электромагнитные волны в широком диапазоне, ультразвуковые и инфразвуковые акустические колебания, определять концентрации химических веществ, интенсивность радиоактивного излучения. Подобные биологические сенсоры уже миллионы лет использовались земными организмами, и сконструировать на их базе совместимые с человеком устройства (читай новые органы) было делом вполне реальным, хотя и непривычным для общественного мнения. Во всем мире подобными вопросами занимались тысячи исследовательских учреждений, что обещало принести в скором будущем много интересных открытий и разработок.

Набирал силу процесс использования микромашин и микророботов для выполнения оперативных и профилактических процедур внутри человеческого организма. В этой области, как может быть ни в какой другой, для создания совершенных устройств наряду с технологиями молекулярной сборки также широко использовались технологии синтеза биологических соединений с заданными свойствами. Базовая медицинская микромашина состояла из микрочипа, имеющего размеры сравнимые с размерами эритроцита, электрохимического двигателя, представляющего собой блок белковых молекул, реализующих двигательную функцию и грузовой капсулы. В качестве инструмента для выполнения заданной функции использовались расходуемые биологически активные вещества (лекарственные препараты, токсины, ферменты и т.п.), содержащиеся в грузовой капсуле. В случае необходимости могли использоваться также агрессивные химические соединения (кислоты, щелочи). В тех случаях, когда более эффективным являлось применение физических методов воздействия, медицинская микромашина могла нести на себе механические микроинструменты.

Основными задачами, которые выполнялись медицинскими микромашинами первого поколения, стали очистка кровеносных сосудов и протоков различных желез, лечение внутренних язв и воспалений. Кроме этого было возможным также сращение нервов и дробление камней различной дислокации. В таких микромашинах электронный микрочип отдавал команды (двигаться, остановиться, переместиться, открыть капсулу и др.) исполнительным механизмам, после чего в дело вступали имеющийся инструментарий, который выполнял необходимое оперативное или профилактическое воздействие на организм человека.

Расширилась сфера использования нормализующих работу генов лекарственных препаратов. Ранее такие препараты использовались для профилактики и лечения наследственных заболеваний, а также для управления программами роста выращиваемых вне человеческого организма тканей и органов. Теперь же появилась возможность при помощи препаратов нормализующих работу генов воздействовать на целостные органы и ткани функционирующего человеческого организма. Применение нормализующих работу генов препаратов для воздействия на большие массивы клеток стало возможным после того, как новые средства целевой доставки таких препаратов свели к минимуму риск нежелательных побочных эффектов.

Стало реальностью одновременное корректирующее воздействие на гены всех специализированных клеток, выполняющих одинаковые функции в организме, то есть на целостные ткани и органы. Для этого внутрь человеческого организма при помощи средств целевой доставки вводилось большое количество нормализующих работу генов препаратов, ориентированных на выполнения однотипной операции сразу во всех специализированных клетках. Применение подобных технологий на практике означало восстановление угнетенных функций целостных органов и тканей. Так первыми объектами подобного корректирующего воздействия стали клетки сердечной мышцы после инфаркта и старческих изменений, клетки печени при незапущенных стадиях цирроза, а также клетки почечных тканей и различных соединительных тканей. Данные технологии имели хорошие перспективы применения, поскольку позволяли в будущем заменять естественные гены в любой клетке организма человека улучшенными искусственными, что влекло за собой изменение биохимических реакций, синтез новых эффективных белков и в конечном итоге улучшение метаболизма всего организма. Замена изношенных органов и тканей человека новыми, выращенными внутри человеческого организма, выращивание новых, ранее не существующих органов - все это становилось реальным и осуществимым для современников, многие из которых были рождены во времена, когда подобные перспективы описывались только в фантастических романах.

К вопросам улучшения работы человеческого организма на клеточном уровне наука подошла и с другой стороны. В процессе жизнедеятельности, по прошествию определенных сроков, во всех клетках организма помимо поломок и сбоев генетических механизмов, и во многом как следствие этих процессов, происходит накопление различных химических соединений, в той или иной степени мешающих нормальному клеточному функционированию. Поэтому, задачи качественной очистки внутриклеточного пространства от излишних химических соединений ставились перед медициной и генетикой достаточно давно, здесь таились значительные резервы активного долголетия и крепкого здоровья. Средства избирательного извлечения из клеток излишних и вредных веществ разрабатывались во многих научных центрах мира. Проблема извлечения оказалась намного сложнее, чем решенная уже проблема целевой доставки лекарственных препаратов.

В общем случае разрабатываемые способы избирательного извлечения базировались на следующих принципах. Непосредственно в клетку организма доставлялось некое химическое соединение (либо функциональный белковый комплекс), которое должно было связаться с ненужными веществами, не взаимодействуя при этом с полезными соединениями, и совместно с этими веществами покинуть клетку и выйти в кровеносное русло. Кроме этого разрабатывались способы нейтрализации агрессивных и ненужных веществ. Один из них предусматривал доставку в клетку таких химических соединений, которые при взаимодействии с химически агрессивными продуктами жизнедеятельности образуют химически нейтральные соединения, то есть таким способом достигалась как минимум нейтрализация опасных веществ. Другой вариант предусматривал доставку в клетку специализированных органических соединений, способных расчленять молекулы агрессивных и ненужных веществ на мелкие части, которые могли быть использованы в качестве сырьевых ресурсов при внутриклеточном синтезе.

В отдельных случаях, когда оперативное пространство представляло собой участок органа (ткани) малых размеров, процедура очистки клеток от накопленного балласта проводилась белковыми комплексами с добавлением ферромагнитных частиц. Для этих целей средства целевой доставки белковых комплексов оснащались дополнительно ферромагнитными частицами. После выполнения поставленной задачи по очистке внутриклеточной среды ферромагнитные комплексы извлекались из клеток в кровеносное русло силами магнитного или электромагнитного поля, либо дробились мощным магнитным импульсом на частицы такого размера, которые могли быть удалены путем естественного метаболизма.

Все разрабатываемые варианты освобождения внутриклеточного пространства от балластных химических соединений для своего успешного воплощения нуждались в исчерпывающих знаниях о строении и свойствах веществ, являющихся отходами жизнедеятельности клеток или продуктами побочных химических реакций. Учитывая то, что в своих исследованиях ученые делали акцент на изучении веществ, принимающих непосредственное участие в реакциях внутриклеточного метаболизма, изучение отходов внутриклеточного метаболизма оставалось постоянно вне зоны внимания специалистов. Если добавить к этому огромное разнообразие веществ, являющихся продуктами побочных химических реакций и сотни различных видов клеток, чьи отходы жизнедеятельности не являлись идентичными, то становилась понятной сложность и масштабность проблемы очистки внутриклеточного пространства от излишних химических накоплений. Чтобы решить поставленную задачу на высоком уровне, требовались объединенные усилия биохимиков, генетиков, цитологов, конструкторов-химиков и представителей десятков других профессий.

В третьем десятилетии без особого шума тихо почила проблема раковых заболеваний. Последние тридцать лет борьба с этими заболеваниями велась на пределе сил и технологий, что привело к сокращению количества неизлечимых форм рака. Совместное применение достижений генной инженерии, фармацевтики и цитологии порождало положительный интегральный эффект при лечении различных форм рака. Число летальных исходов у излеченных больных в последние пятнадцать лет резко уменьшилось, что изменило отношение общества к раковым заболеваниям. Ощущения обреченности и безысходности, в прежние года сопровождающие раковые заболевания, в сознании больных сменилось чувством спокойной уверенности. Понимание механизмов этого заболевания с каждым годом становилось все более полным, что в конечном итоге привело к окончательной победе над болезнью после череды частичных побед над различными формами рака. Обещанный памятник из золота тому, кто одержит победу над раком, так и не был построен, поскольку это была коллективная победа всего человечества, над приближением которой трудились миллионы людей на протяжении многих лет.

В это же время фармацевтические предприятия выпустили на рынок ряд новых лекарственных препаратов, влияющих на скорость обмена веществ в организме человека. Эти лекарства были синтезированы после изучения механизмов замедленного обмена веществ у теплокровных животных, впадающих в зимнюю спячку и ускоренного обмена веществ у рыб семейства тунцовых. Новый вид лекарств использовался как для лечебных, так и для профилактических целей. Уменьшение скорости обмена веществ начало применяться для замедления вывода лекарственных препаратов из организма человека. При этом уменьшалось необходимое для лечения количество лекарственных препаратов. В случаях острых отравлений и заболеваний, с целью замедления процессов распространения ядовитых и токсических веществ также рекомендовано было применение новых лекарственных препаратов. Если же требовалось активизировать метаболизм с целью массированной атаки на возбудителя болезни, либо для ускоренной регенерации и заживления тканей, применялись препараты, ускоряющие обмен веществ. Данная группа лекарственных препаратов имела хорошие перспективы применения в качестве средства, позволяющего человеку перераспределить свои силы и возможности во времени, и тем самым эффективно использовать естественные резервы организма.

Регулирование скорости обмена веществ базировалось на несоответствии условий, существующих в организме человека, и условий, являющихся оптимальными для реализации отдельных биохимических процессов. С появлением технологий одновременного избирательного воздействия на большие количества функциональных клеток появилась реальная возможность создать оптимальные условия для реализации выделенных биохимических процессов, не нанося при этом ущерб процессу обмена веществ в целом. Другими словами, стало возможным изменение скорости отдельных биохимических реакций, что, учитывая сложные взаимосвязи в организме человека, могло быть использовано для управления на первый взгляд независимыми и самостоятельными процессами в организме человека. Поскольку скорость обмена веществ тесно связана с температурой организма, то в отдельных случаях для быстрого и кратковременного изменения скорости метаболизма применялись более простые препараты, изменяющие на непродолжительный срок температуру тела человека.

Опыт регулирования температуры человеческого организма и скорости обмена веществ позволил подойти к увеличению продолжительности активной жизни человека с неожиданной стороны. Многочисленные эксперименты и результаты компьютерного моделирования позволили сделать вывод, что уменьшение температуры тела и замедление обмена веществ во время ночного сна, не вызывают каких-либо необратимых или опасных для человеческого организма изменений. Такой подход был рекомендован для взрослых людей как способ увеличения продолжительности жизни. По расчетам ученых, постоянное использование новых медикаментов, начиная с тридцатилетнего возраста, прибавит к средней продолжительности жизни человека восемь- десять лет. В случаях, когда по медицинским показаниям либо по условиям профессиональной деятельности человеку приходится часто ускорять свой обмен веществ или повышать температуру тела, или делать то и другое вместе, то для компенсации негативных последствий ему просто необходимо замедлять во сне собственный обмен веществ. При оснащении представителей тяжелых профессий, таких как спасатели, моряки, летчики, геологи, охотники и многие другие лекарственными препаратами, новые медикаменты заняли достойное место. Схожие по своему бодрящему действию на действие легких наркотиков, препараты, ускоряющие метаболизм, не вызывали эффекта привыкания или психологической зависимости. По химической структуре это были сложные белковые молекулы, похожие по своему строению на естественные гормоны человеческого организма. Благодаря применению новейших технологий компьютерного конструирования и раскрытию механизмов функционирования человеческого организма удалось создать сложные белковые соединения, которые без ущерба для организма гармонично вписывались в отшлифованный миллионами лет эволюции метаболизм человека.

В это же время осуществлялось детальное изучение метаболических процессов некоторых замечательных морских животных и рыб. Отбор видов организмов для углубленного изучения происходил по критериям приспособляемости к экстремальным условиям окружающей среды и узкой специализации. Первыми объектами для изучения были выбраны кашалоты, которые могли стремительно погружаться на глубину до трех километров без ущерба для организма и длительное время, без дополнительного потребления кислорода находиться там, пингвины, уверенно переносящие продолжительные низкие температуры, дельфины, эти непревзойденные мастера в области акустической локации. Внимание ученых также привлекли некоторые виды глубоководных рыб, благодаря их способностям ориентироваться в кромешной тьме океанических глубин и регулировать процессы хемолюминесценции. Различные виды электрических скатов и угрей, приобретших в процессе эволюции способность вырабатывать и аккумулировать электричество, были интересны ученым как пример успешного создания биологических генераторов электроэнергии. Особое внимание исследователи уделили калифорнийской рыбке лукании, обитающей в горячих природных источниках, в которых температура воды достигала шестидесяти градусов по Цельсию. Любой животный белок в составе живого организма перестает функционировать при таких температурах. Само наличие подобного организма в земной биосфере являлось лучшим доказательством возможности расширения пределов существования, как для трансгенных организмов, так и для человека. Объектом изучения стала также и рыба даллия, обитающая в водоемах Северной Америки и вмерзающая в лед до весны. Изучение тонкостей метаболизма в условиях частого замораживания и размораживания являлось важным для разработки технологий погружения в анабиоз высших животных и человека.

Если говорить обобщенно то интерес ученых вызывали уникальные метаболические процессы, происходящие в организме изучаемых животных и рыб, как в комфортных, так и в экстремальных условиях существования. Расшифровка маршрутных карт вида «ген – белок – биохимическая реакция» позволяла сравнить механизмы реализации одинаковых признаков и функций у разных организмов. В дальнейшем происходил отбор элементов природного «биологического конструктора», пригодных для использования в качестве универсальных строительных блоков при создании улучшенных, трансгенных и кибернетических организмов, сконструированных по воле и желанию человека. Расшифрованные маршрутные карты постоянно пополнялись, уточнялись, сопоставлялись с фундаментальными признаками и процессами, свойственными земной биосфере, и занимали свое место в общей картине метаболизма белковой жизни на Земле.

Закономерным следствием совершенствования компьютерных моделей, отображающих метаболические процессы в организме человека, животных и растений, стали интенсивные работы по оптимизации (улучшению) природных белковых молекул. На первом этапе это были теоретические исследования, проводимые на компьютерных моделях. Они осуществлялись с применением технологий конструирования химических соединений с заданными свойствами и технологий компьютерной визуализации параметров и свойств модели. Практическое воплощение полученных результатов не являлось делом далекого будущего, а скорее наоборот. В одной связке с конструкторами-химиками трудились специалисты по генной инженерии и биотехнологиям, готовые в краткие сроки реализовать полезные теоретические разработки. Однако путь от компьютерной модели белковой молекулы до ее синтеза был все еще длительным и трудным делом, особенно если речь шла не о существующих в природе, а о сконструированных виртуально молекулах белка. Работы эти были чрезвычайно перспективны, поскольку затрагивали основы эволюции, и как ожидалось, со временем должны были привести к качественному скачку в развитии земной биосферы.

Для улучшения природных белков и для синтеза новых с заданными свойствами вначале выбирался белок-прототип. При этом исследователи нуждались в исчерпывающей информации о строении и изменениях пространственного расположения частей белковой молекулы в процессе ее сворачивании в трехмерную структуру, включая местоположение и очередность сшивок ее частей. Столь же важными являлись полные знания о процессах синтеза белка-прототипа в организме, о генах, кодирующих его свойства, о реакциях, сопутствующих синтезу этого белка в живой клетке. Полные знания позволяли представить процесс функционирования белковой молекулы в виде последовательности изменений расположенных в пространстве поверхностей потенциальной энергией с заданной точностью. После создания компьютерной модели заданной степени точности происходили работы по ее улучшению. Если целью работы являлось улучшение функции белка, то для получения качественного результата создавались компьютерные модели молекул химических соединений, которые также участвовали в реализации этой функции. Компьютерная модель белковой молекулы улучшалась путем оптимизации пространственного расположения поверхностей потенциальной энергии. При этом отбирались наиболее подходящие варианты с точки зрения осуществления базовой функции в существующем окружении сопутствующих химических соединений. Дальнейший отбор аминокислот и других химических соединений, участвующих в построении белковой молекулы с улучшенными свойствами и вписывающихся в пространственное расположение поверхностей потенциальной энергии, производился путем перебора вариантов с использованием компьютерных моделей аминокислот и других химических соединений.

В тех случаях, когда улучшаемый белок удовлетворительно выполнял свои функции, но сама белковая молекула была неустойчива, либо слишком подвержена сторонним энергетическим воздействиям, требовалось улучшение самой белковой молекулы, при условии что пространственное распределение поверхностей потенциальной энергии не изменится. При этом в белковую молекулу вводились элементы, (это могли быть как аминокислоты, так и другие химические соединения) укрепляющие, усиливающие слабые места в ее пространственной структуре. Эти структурные элементы не должны были образовывать нежелательные химические связи и участвовать в других биохимических реакциях. Таким образом, к концу тридцатых годов двадцать первого века наука подошла к практическому улучшению пространственной структуры и функций природных белковых молекул и созданию искусственных белковых молекул с улучшенными свойствами.

Прогресс в науке и технике остановить невозможно. И если общественное мнение выступает против каких-либо процессов и тенденций в науке и технике, это совсем не означает, что работы в данном направлении будут прекращены. Любое государство поступает вне морали, когда дело касается вопросов собственной безопасности либо монопольного положения в стратегических областях. Именно в таком ключе развивался процесс улучшения человеческого организма, когда во многих странах мира в тайне и вопреки общественному мнению начались интенсивные работы по созданию улучшенного человека в военных целях. Существующий уровень науки и техники еще не позволял внедрять в генетический материал взрослого человека искусственно созданные гены, ответственные за исполнение новых функций и тем самым получать генетически модифицированного человека на базе взрослой особи. Зато десяткам индустриальных стран вполне по силам было вырастить улучшенного человека непосредственно из яйцеклетки, заменив в ней предварительно некоторые гены. Имплантируемые гены, в зависимости от назначения и цели эксперимента, могли нести информацию о каком-либо морфологическом признаке, который был заметен еще у эмбриона или новорожденного, или же определял ход развития человеческого организма в определенном возрасте.

Для получения результатов подобных экспериментов требовалось от нескольких месяцев до нескольких лет. В этих экспериментах использовались исключительно естественные человеческие гены, взятые из банка данных генов человека. Разумеется, военные исследовательские группы не интересовали морфологические признаки, определяющие красоту или правильные пропорции человека. Их предпочтения были направлены на создание сверхсильного, выносливого, исполнительного человека, неприхотливого к окружающим условиям. Подобная цель могла быть достигнута использованием тех генов, многие из которых принято было относить к разряду дефектных, поскольку их реализация приводила к различным уродствам. В обыденной жизни наличие у человека таких признаков считалось отклонением от нормы, генетическим заболеванием и подлежало раннему выявлению и лечению.

Кроме исследований такого рода, в нескольких авторитарных странах проводились, в обстановке строгой тайны, эксперименты по внедрению в наследственный материал человека естественных генов животных, растений, микроорганизмов. Подобные работы имели своей целью разработку новых видов генетического оружия и отличались крайним цинизмом, игнорированием всех норм морали. Здесь же разрабатывались другие разновидности генетического оружия, направленного на прижизненную трансформацию организма человека в химерный нежизнеспособный организм.

В отличие от многочисленных попыток экспериментирования с геномом человека, носящими, за редким исключением тайный характер, эксперименты по созданию трансгенных растений, микроорганизмов и, в меньшей мере, животных, стали повседневной реальностью естественных наук. Успешные попытки улучшения некоторых земных организмов путем оптимизации генома за счет внутривидового генофонда и удачный опыт трансгенного межвидового переноса полезных признаков, подготовили теоретическую основу и способы практической оптимизации генома искусственными генами. Необходимость в таких работах была очевидной, поскольку они были направлены на расширение области распространения важных для мирового хозяйства сортов и видов земной флоры и фауны. Более того, применение искусственных генов интересовало человечество как необходимое условие для заселения некоторых планет Солнечной системы искусственными организмами, способными изменить условия, существующие на этих планетах.

К решению таких серьезных задач, многие из которых еще вчера казались чистой фантастикой, человечество приступило с решимостью и намерением выполнить их как можно быстрее. Для успешного выполнения поставленных научных задач требовалось провести многочисленные исследования по множеству новых направлений. В основе многих достижений будущего все же находилось умение конструировать искусственные гены, способные в составе целостного организма реализовать необходимый признак либо биохимическую реакцию. Вписать искусственно созданный ген в существующий геном, также как и новую биохимическую реакцию в сложившийся за миллионы лет метаболизм, было чрезвычайно трудным делом.

Каждая находка на пути создания искусственных генов, была поистине бесценной. Как всегда бывает на практике, сложность решения определялась поставленной задачей. Конструирование искусственного гена, определяющего способность микроорганизма избирательно накапливать избранное химическое соединение, или скорость роста растения, являлось относительно не сложным случаем для существующего уровня технологий. С увеличением числа необходимых новых признаков, а также числа искусственных генов, сложность создания взаимосвязанной и функционирующей их совокупности росла по экспоненте, и в случае создания простейшего искусственного микроорганизма, являлась колоссальной. Например, создание на базе генома земных организмов микробов, способных вырабатывать кислород и накапливать органическое вещество в условиях Марса, было делом сложным, но посильным, поскольку существовало множество прототипов, выполняющих подобные функции. Микроорганизм с теми же функциями, но разработанный для условий Венеры, который не имел аналогов и прототипов на нашей планете, требовал создания совершенно нового генома, кодирующего совокупность несуществующих на Земле биохимических реакций. Метаболизм такого микроорганизма базировался на белковых молекулах, построенных на неиспользуемых в земной биосфере аминокислотах, и включал в себя ряд биохимических реакций, несвойственных земным формам жизни. Задача подобной сложности была пока не по силам современной науке, хотя научная общественность понимала, что затруднения эти носят временный характер.

В рассматриваемый период времени решались многие серьезные вопросы, и одним из наиболее существенных был вопрос о расширении пределов существования белковой жизни на Земле. Неспешно и скрупулезно велись работы по созданию первых искусственных генов, расширяющих ареал обитания растений, микроорганизмов и животных.

Генетики, изучающие устройство геномов вымерших животных и растений, накопили в последние годы обширный материал в виде неполных текстов и фрагментов этих геномов. Понимание общих закономерностей эволюции и общих принципов построения живых биологических систем позволило дополнить недостающие фрагменты геномов многих вымерших организмов близкими по родству фрагментами геномов живущих ныне животных и растений. Как следствие, появилась реальная возможность воссоздания животных и растений, вымерших миллионы лет назад, с высокой степенью приближения к оригиналу. Подобные эксперименты неоднократно были проведены, многие из них завершились успешно, но особого резонанса не вызвали. Доисторические животные и растения остались предметом интереса для специалистов и завсегдатаев зоопарков. Широкая общественность, привыкшая к ежедневным успехам и достижениям генетики и сопутствующих наук, не проявила особого удивления и восхищения достигнутым. И все же данное направление являлось весьма перспективным, поскольку изучение древних организмов, живших на Земле во времена, характеризующиеся неблагоприятными условиями, давало богатый материал для конструирования организмов, способных выжить в условиях Венеры и Марса. Конечно же, наибольшую ценность для исследователей представляли самые древние земные организмы, для изучения которых ученым приходилось пересматривать массу палеонтологического материала, вплоть до самых истоков жизни на Земле.

Благодаря достижениям естественных наук значительно улучшились условия проживания человека на планете. Угроза голода канула в прошлое, равно как и подавляющее число болезней. Отчетливо просматривались пути эволюции человека и всей цивилизации, базирующиеся на бесконфликтном сосуществовании с Природой на основе гармоничных взаимных изменений. При этом все большее число существующих потребностей человека будет удовлетворяться на основе применения биотехнологий. Скорое изменение человеческого организма виделось как очевидное и неизбежное, как закономерный итог происходящих эволюционных процессов. Интенсивное развитие человеческого общества рано или поздно потребует расширения сферы проживания человека за счет заселения планет земной группы и освоения иных звездных систем. Продвижение земной цивилизации на планеты Солнечной системы и планеты других звездных систем могло быть осуществлено путем изменения природных условий этих планет, близких по основным характеристикам к условиям Земли. Альтернативным путем являлось преобразование человеческого организма таким образом, чтобы он по максимуму соответствовал условиям осваиваемых планет.

Серьезное внимание ученые уделяли изучению механизмов реализации признаков у разных представителей земной биосферы. Лучше всего был изучен генетический материал растений и микроорганизмов. Одним из следствий анализа накопленной информации стало практическое применение механизмов управления процессами роста растительных трансгенных организмов. Соединенные в одном растении возможности быстрого роста и продуцирования качественной ценной древесины с улучшенными свойствами, способствовали широкому применению древесных материалов в строительстве. Традиционные красота и химическая инертность природной древесины плюс дополнительные качества, такие как высокая механическая и химическая стойкость, содержание полезных веществ, возможность дальнейшего роста непосредственно в строительных конструкциях, привели к вытеснению из быта человека многих видов пластмасс и полимеров.

В это же время на стыке многих наук родилась новая дисциплина – конструирование пищевых продуктов. Возникновение нового направления было предопределено требованиями времени и возросшими потребностями человечества. Несмотря на кажущуюся узкую специализацию, конструирование пищевых продуктов имело большое будущее и хорошие перспективы развития. Основными задачами новой науки стала разработка пищевых продуктов, необходимых для обеспечения метаболических и энергетических процессов человеческого организма, в зависимости от принятой формы телесной оболочки. Изначально конструирование пищевых продуктов было направлено на удовлетворение потребностей, как современного человека, так и человека будущего.

Исследования и эксперименты начались сразу по многим направлениям. Одним из направлений было определение точного перечня и количества химических соединений, необходимых для функционирования организма человека в различные периоды жизненного цикла. Основываясь на этой информации другие группы ученых, исходя из существующих потребностей человеческого организма, оптимизировали структуру существующих пищевых ресурсов. В качестве последних выступали продукты жизнедеятельности растений и животных, в том числе улучшенных и трансгенных организмов. Еще одна группа исследователей занималась компьютерным конструированием и синтезом новых химических соединений, использование которых в продуктах питания оказывало положительное воздействие на организм человека. Положительный эффект выражался в оздоровлении, омоложении и очищении организма человека. Кроме этого новые продукты изначально конструировались как имеющие повышенную энергетическую и питательную ценность, не говоря уже о замечательных вкусовых качествах. Конструирование сложных пищевых продуктов, зародившееся на стыке многих наук, предоставляло ученым наибольшие возможности для творчества.

Те химические соединения, которые использовались для создания пищевых продуктов, хотя и были рассчитаны с высокой степенью точности на компьютерных моделях, все же нуждались в дополнительных натурных исследованиях. Поэтому используемые химические соединения подвергались тестированию по тем же методикам, что и в случае тестирования лекарственных препаратов. Для тестирования требовались значительные количества синтезированных химических соединений. После корректировки технологий получения новых химических соединений и серии заключительных испытаний на отсутствие побочных и нежелательных эффектов, новые пищевые продукты на их основе могли быть рекомендованы для употребления в пищу человеком.

Однако это было всего лишь частичное решение проблемы оптимального снабжения человеческого организма энергетическими и строительными веществами за счет применения новых химических соединений. Идеальным решением виделось такое положение дел, при котором сложные пищевые продукты и их отдельные компоненты будут синтезироваться, выращиваться, производиться специализированными растениями и животными. Искусственные биологические организмы, способные производить сложные пищевые продукты, пока еще не были разработаны. Таким образом, разработка новых пищевых химических соединений и пищевых продуктов дала импульс развития многим прикладным и теоретическим наукам, в частности потребовала создания новых трансгенных организмов и организмов с искусственными генами. Подумать только, какие усилия необходимо было затратить людям ради того только, чтобы насладиться новыми продуктами питания, являющимися произведениями искусства, имеющими совершенный вкус, аппетитный вид и волшебный аромат. Конечно, возможности химии позволяли синтезировать новые питательные химические соединения в промышленных реакторах с соблюдением всех норм безопасности. Но что было поделать, если человек просто не хотел употреблять в пищу продукты, чье производство напоминало ему о технологиях производства лекарственных препаратов. Человек двадцать первого века был созданием капризным и требовал от производства, науки и сервисных служб качественного удовлетворения своих растущих потребностей.

Применение в технологиях химического конструирования компьютерных моделей, потребовало систематизации и упорядочения имеющихся знаний. В большинстве научных дисциплин интенсифицировался процесс систематизации знаний, имеющий своей целью их преобразование в форму, удобную для использования в технологиях компьютерного моделирования. Особенно это явление затронуло генетику, химию, биологию и сопутствующие им науки. После обсуждения в научных и патентных организациях вопросов приоритета и авторских прав, было принято решение объединить все существующие модели химических соединений в единую базу данных. Данное решение было подкреплено законодательно. В трехлетний срок соответствующие законы были приняты и вступили в силу в большинстве государств. Процесс создания законодательного поля сопровождался процессом формирования единой базы данных компьютерных моделей химических соединений. В трехлетний срок была создана единая база данных, объединившая все существующие компьютерные модели, имеющие отношение к строению и свойствам вещества. Дальнейшее совершенствование базы данных предполагалось путем разработки единых стандартов программного обеспечения.

Единая база данных имела сложную структуру и разрабатывалась как инструмент переходного периода. Ожидалось, что в ближайшем будущем она вольется в «единое пространство виртуального моделирования», станет его составляющей, визуально отображающей химическое устройство мира. Решение объединить компьютерные модели химических соединений экономило ресурсы и время, необходимые для координации экспериментов и исследований в химии с другими науками и направлениями. Постепенно, шаг за шагом знания многих значимых для прогресса человечества наук, переводились в трехмерную, виртуальную форму. Как следствие этого процесса началась разработка единых стандартов на создание уровней «единого пространства виртуального моделирования», для эффективной состыковки разрабатываемых уровней в единое виртуальное пространство.

К этому времени нанотехнологии достигли высокого уровня развития. Основное внимание в процессе их совершенствования уделялось молекулярной и атомарной сборке вещества. Рост потребностей человечества сопровождался увеличением потребностей многих отраслей промышленности в материалах с заданными свойствами. Большинство из них могло быть получено только методами нанотехнологий. К тому же применению нанотехнологий иногда препятствовали трудности экономического характера. В одних случаях разовая потребность в материалах превышала возможности оборудования, а строить дополнительно специализированные производственные мощности было расточительством с точки зрения экономики. В других случаях стоимость полученных материалов с заданными свойствами была чрезвычайно высока, что делало их неконкурентоспособными в сравнении с материалами, полученными более грубыми методами химического синтеза. Однако существовал ряд направлений, в которых нанотехнологии были вне конкуренции.

Наиболее важным из них являлось производство элементной базы для потребностей наноэлектроники. Специфические потребности этой отрасли, характеризуемые массовым использованием огромного числа однотипных элементов миниатюрных размеров, способствовали эффективному применению нанотехнологий. Молекулярная сборка элементной базы одновременно со сборкой соединительных элементов позволяла реализовать на практике массовое производство «компьютерного» вещества. «Компьютерное» вещество представляло собой микропроцессор не ограниченный размерами (бесконечная трехмерная микросхема), мощность которого ограничивалась только геометрическими размерами, а также условиями механической прочности и теплопроводности. «Компьютерное» вещество, теоретически имеющее возможность неограниченного роста и бесконечного усложнения, могло стать местом самопроизвольного рождения и развития искусственного интеллекта. Ученые и философы, в полной мере осознав последствия такой возможности, приостановились в раздумье. Проблемный вопрос, а стоит ли создавать предпосылки и условия для самопроизвольного зарождения искусственного интеллекта и тем самым выпускать джинна из бутылки, собрал больше аргументов против, чем за. Осторожность взяла верх над любопытством в этот раз. Эксперименты по созданию больших объемов «компьютерного» вещества, которые могли привести к самопроизвольному появлению неконтролируемого разума, способного преследовать собственные цели, были прекращены, а все работы в этом направление взяты под жесткий контроль специальных служб.

Для практического использования промышленность начала выпускать микропроцессоры ограниченных некритических объемов, которые не являлись достаточно сложными, чтобы способствовать самопроизвольному зарождению искусственного интеллекта. Задача выпуска качественных микропроцессоров была нелегкой, поскольку требовала при сборке «компьютерного» вещества одновременно со сборкой элементной базы формирования соединений между элементами, подобных соединениям между нейронами человеческого мозга. К тому же на объемные микропроцессоры накладывались дополнительные ограничения, обусловленные требованиями теплопроводности, теплопередачи, прочности, помехозащищенности, которые необходимо было учитывать при разработке индивидуальных технологий молекулярной сборки. Тем не менее, задача производства мощных микропроцессоров методами молекулярной сборки была успешно решена, и к концу десятилетия достижения в области наноэлектроники воплотились в персональных компьютерах, имеющих мощность сравнимую с человеческим мозгом, способных выполнить 20000 триллионов операций в секунду.

Еще одной областью применения нанотехнологий стало производство сверхчистых химических элементов. Потребность в них постоянно росла, техника требовала все новых материалов с характеристиками, максимально приближенными к теоретическим свойствам вещества. Все существующие резервы традиционных технологий для улучшения свойств материалов были использованы, и едва ли не единственной возможностью дальнейшего их улучшения оставалось использование чистых беспримесных химических элементов. Именно получение чистых беспримесных веществ являлось одной из приоритетных и основных задач нанотехнологий, поскольку другими способами полностью избавиться от нежелательных примесей было невозможно даже теоретически. Идеально чистые химические элементы и вещества требовались также для целей генной инженерии, фармацевтики, при синтезе сложных химических соединений с заданными свойствами.

В ближайшей перспективе при помощи нанотехнологий планировалось производить каталитические матрицы повышенной сложности, с появлением которых ожидался прорыв в технологиях синтеза сложных химических соединений. Каталитические матрицы повышенной сложности являлись мини-фабриками, производящими конечный продукт путем последовательного осуществления каталитических реакций при минимальных энергетических затратах.

На общем фоне сложных задач, возлагаемых на технологии молекулярной сборки, несколько в стороне осталась сборка конструкционных материалов из неорганических соединений. Потребность промышленности в подобных материалах была очень большой и требовала налаженного крупнотоннажного производства. Это требование наложило свой отпечаток на технологические решения, реализуемые в технологиях молекулярной сборки конструкционных материалов в больших объемах. На многих предприятиях в различных отраслях промышленности были построены автоматические линии большой производительности, производящие материалы и готовые детали, которые обладали свойствами близкими к теоретически возможным свойствам. Множество технологий молекулярной сборки, основанных на избирательном выделении элементов из растворов и газовых смесей, обменных химических реакциях, физических эффектах, применялись для изготовления особо важных деталей в авиастроении, космостроении, автомобилестроении, станкостроении и других отраслях.

Параллельно быстрыми темпами развивалась каталитическая химия, также использующая методы молекулярного воздействия, берущие свое начало от катализаторов-прототипов естественного происхождения. Катализаторы заняли подобающее им достойное место в химическом производстве. С их помощью удалось на порядок снизить энергетические потребности химии по сравнению с началом века и примерно в сто раз уменьшить загрязняющие окружающую среду выбросы. Правда, эти цифры были усредненными. Не все производства в мире соответствовали уровню последних научных достижений и технологических решений. Множество стран третьего мира вынуждены были содержать и дотировать неконкурентоспособные химические производства исходя из экономических и политических соображений, чтобы обеспечить занятость среди населения, и сохранить существующий экономический уклад.

Совершенствование катализаторов происходило без оглядки на социальные и политические проблемы некоторых государств, согласно законам развития сложных технических систем. На практике уже использовались разнообразные несложные катализаторы, способствующие оптимальному прохождению той или иной конкретной химической реакции. Было разработано также несколько десятков более сложных катализаторов, позволяющих реализовать последовательно две и более химических реакций. Усилия ученых и технологов были направлены на получение эволюционирующих катализаторов. Такие катализаторы предназначались для производства сложных химических соединений в технологических пространствах малых объемов. В процессе функционирования, в зависимости от условий среды они предсказуемо изменяли свои каталитические свойства, причем этим процессом можно было управлять.

Влияние общественного мнения на решение экологических проблем было весьма значительным. Любые новации в области улучшения земной экологии находились под пристальным вниманием общественности. Появление новых технологий позволило приступить к созданию безотходных производств. Концепция безотходного производства базировалась на идее, согласно которой любые промышленные отходы есть не что иное, как сырье для производства полезных материалов и веществ. В рамках этой концепции было построено несколько безотходных химических производств, имеющих замкнутый цикл и не загрязняющих окружающую среду. Главную роль в реализации концепции безотходного производства сыграли катализаторы последовательного действия, которые являлись новейшими разработками. Это были сложные химические соединения, имеющие несколько каталитических центров, каждый из которых активировался при установлении определенных параметров рабочей среды. Эти новейшие инструменты нанотехнологий можно было назвать молекулярными роботами, выполняющими запрограммированные функции. В отличие от компьютерных программ, разработанных человеком с нуля, катализаторы последовательного действия реализовывали готовые программы, отобранные из множества потенциальных программ, созданных самой Природой. Проектирование катализаторов последовательного действия являлось трудоемким занятием, поскольку требовало учета изменений молекулярной структуры катализатора в зависимости от параметров рабочей среды. Несмотря на огромную вычислительную мощность компьютерной сети, успехи в этом направлении были единичными. Однако это было приоритетное направление, поскольку оно способствовало уменьшению вредного влияния цивилизации на окружающую среду. В ближайшее время совершенствование катализаторов последовательного действия обещало привести к технологическому прорыву во многих отраслях производства.

Это было время реализации еще одной экологической концепции – повсеместного применения саморазрушающихся после выполнения своих функций материалов. Работа любых промышленных предприятий, согласно представлениям этой концепции, не должна была приводить к накоплению долговременных отходов. Для выполнения этого требования необходимо было создать условия для саморазрушения отходов и их разложения на простые составляющие. На практике процесс саморазрушения отходов производства невозможно было реализовать со стопроцентным эффектом, но даже первые несовершенные технологии способствовали уменьшению количества свалок промышленных отходов, и препятствовали образованию новых. Некоторые технологии изготовления саморазрушающихся материалов были разработаны ранее, однако их применение требовало значительных денежных вложений в модернизацию производства, что не всегда могло быть осуществлено. Кроме этого свою негативную роль сыграло мнение многих специалистов, считающих, что превращать отработанные материалы в простые соединения все равно, что бросать деньги на ветер. Гораздо эффективнее появляющиеся отходы собирать и перерабатывать. Однако такие специалисты предлагали бороться с последствиями, а не с причинами загрязнения окружающей среды. Причинами являлось массовое производство материалов чуждых земной биосфере, и непредсказуемое поведение человека при выполнении им задач по сбору бытовых и промышленных отходов. К сожалению, общий культурный уровень человечества был все еще низок, что препятствовало реализации многих проектов, требующих сознательного и скрупулезного исполнения, в частности проектов по сбору и переработке различных отходов в планетарном масштабе. Ликвидация долговременных накоплений отходов в принципе решала проблему загрязнения окружающей среды и не требовала присутствия человеческого фактора.

В последние годы в области производства саморазрушающихся материалов заработали экономические законы, понятные всем. Уменьшение себестоимости производимой химической продукции и внедрение новейших технологий синтеза химических соединений, позволили поставить производство саморазрушающихся материалов на крепкий фундамент финансовой прибыли. Основную долю производимой продукции составляла саморазрушающаяся тара и упаковка, в первую очередь по причине повсеместного и массового ее применения. Наряду с этим предпринимались попытки оптимизировать состав и структуру отходов целого ряда производств, с целью сделать их способными к быстрому разрушению в естественных природных условиях. Это были попытки подхода к решению проблемы с неожиданной, противоречащей логике, стороны, попытки идти от следствия к причине, от разработки универсального набора саморазрушающихся отходов к изменению технологий, продуцирующих эти отходы. Необходимо заметить, что попытки эти обгоняли время, и носили во многом академический и волевой характер.

Объединение компьютерных моделей химических веществ в единую базу данных породило новые возможности для виртуального моделирования и отработки «под ключ» химических технологий. Для этого было произведено усложнение химического уровня «единого пространства виртуального моделирования». Усложнение заключалась в учете дополнительных физических параметров, которые не являлись существенными при построении моделей отдельных молекул, но имели существенное значение при моделировании технологий. Кроме этого, объединение химического и физического уровней являлось значимым шагом в эволюции компьютерного моделирования, шагом к универсализации «единого пространства виртуального моделирования». Конструирование и отработка химических технологий в «едином пространстве виртуального моделирования» требовали все большей вычислительной мощи компьютеров. Существовали миллиарды возможных сочетаний физических параметров, каждый из которых определял миллионы вариантов практического исполнения поставленной задачи. И даже практика использования при решении сложных задач свободных компьютерных мощностей величиной до одного миллиарда Терафлоп, ставшая привычной и повседневной, не всегда приводила к своевременному получению оптимального решения. Неявной, скрытой причиной этого являлось физическое устройство микромира, с присущими ему законами неопределенности, обязательный учет которых и порождал астрономическое число вариантов, требующих тщательного изучения. Несмотря на существующие трудности, ученые прогнозировали, что уже в скором будущем конструирование и отработка любых химических технологий будет вестись в «едином пространстве виртуального моделирования».

Единая база компьютерных моделей химических веществ пополнялась за счет моделей все более сложных по своей структуре и строению химических соединений. Так уж получилось, что в единой базе объединились результаты работы двух наук – химии и генетики, имеющих дело с объектами разного уровня сложности. Даже химия органического синтеза, изучающая сложные вещества на базе углерода, имела дело с молекулами на два-три порядка более простыми, чем белковые молекулы живых организмов. Поэтому, единая база данных изначально формировалась как состоящая из двух больших групп компьютерных моделей. Первая группа включала в себя модели молекул неорганических и несложных органических соединений. Вторая группа, объединившая в себе модели белковых молекул и других химических соединений, присущих живым организмам, по уровню сложности была несопоставима с первой группой. Различия в сложности двух групп моделей, определялись различием в сложности строения неорганических соединений и строения молекул, свойственных биологическим формам жизни.

Из множества возможных вариантов эволюции материи от неживых форм к Разуму, человечеству до сих пор был известен только один, остальные все еще оставались тайной за семью печатями. Поэтому технологии компьютерного моделирования, как ожидалось, в скором времени позволят приступить к моделированию нереализованных вариантов эволюции материи, от простых химических соединений к сложным формам, свойственным живым и самоорганизующимся системам. А пока что технологии компьютерного конструирования и моделирования в основном были направлены на разработку химических соединений разной степени сложности, необходимых медицине и промышленности. К концу третьего десятилетия удалось создать компьютерные модели и синтезировать в лабораторных условиях несколько достаточно сложных органических соединений с заданными свойствами – катализаторов, ферментов и других специализированных веществ. Дальнейшее усложнение объектов виртуального химического конструирования, требовало опережающей постановки целей, и как ни странно, теоретических и философских концепций создания иных форм жизни и путей развития цивилизации.

Одной из наиболее удачных разработок ученых стало создание семейства ранее несуществующих в природе фотокаталитических соединений, способных повторить процесс фотосинтеза, отшлифованный Природой, казалось бы, до совершенства, с более высоким коэффициентом полезного действия. Причем, каждый вид этих соединений максимально эффективно использовал энергию электромагнитного излучения определенной длины волны. При всей своей схожести с растительным хлорофиллом, представляющим достижения Природы в области фотокатализа, создание новых фотокаталитических соединений стало великим достижением человеческой мысли. Впервые была показана на практике возможность улучшения фундаментальных решений Природы, отшлифованных миллионами лет эволюции.

Спектр использования новых разработок был весьма широким. Фотокаталитические соединения применялись в сельском хозяйстве, энергетике и промышленности, а также в разработках генной инженерии. Например, одной из перспективных областей применения новых фотокаталитических соединений было создание искусственных микроорганизмов, способных производить кислород и органическое вещество на поверхности Марса и в верхних слоях атмосферы Венеры. Также важным фактором являлось то, что новые фотокаталитические соединения могли гармонично заменить хлорофилл в большинстве земных растений, не затрагивая при этом всю цепочку сложившихся биохимических реакций, то есть на практике была доказана возможность улучшения метаболизма земных растений путем замены молекул хлорофилла искусственными соединениями. Принудительное изменение метаболизма земных растений в планетарном масштабе, по прогнозам ученых, могла привести к изменению климата, состава атмосферы, видового состава биосферы, то есть несла в себе многие черты природной катастрофы. Поэтому, применение искусственных соединений для улучшения метаболизма земных организмов находилось под строгим контролем специальных служб. Главной их задачей и заботой было не допустить несанкционированное распространение искусственных соединений.

Целенаправленная многолетняя работа, направленная на получение веществ и материалов с заданными свойствами, привела вначале к теоретическим разработкам, а несколько позже к практическому получению новых классов химических соединений. Они стали основой новых материалов имеющих свойства, ранее не встречающиеся в природе. Так появились на практике некоторые материалы с уникальными свойствами, например имеющие аномально низкое трение в широком диапазоне температур, или обладающие чрезвычайно большой теплопроводностью, или, напротив, имеющие колоссальную теплоемкость. При разработке таких материалов ученые ориентировалось на достижение теоретически возможных свойств вещества, без устали преодолевая возникающие трудности.

Современная техника, как интегрированное выражение возможностей науки, механизмов и технологий, достигла такого уровня развития, при котором стало возможным и экономически выгодным производить конструкционные материалы в условиях сверхдавлений. Ранее такие технологии не могли быть реализованы из-за достижения предела физических свойств существующих конструкционных материалов. Технологии молекулярной сборки, позволяющие получать структурированные материалы с идеальной кристаллической решеткой, высокотемпературные сверхпроводники, изготовленные на основе модифицированных нанотрубок, а также другие достижения способствовали развитию технологий сверхдавления. Закономерным результатом стало производство промышленного серийного оборудования, предназначенного для изготовления конструкционных материалов и готовых деталей машин методом сверхдавления. На базе этого оборудования в различных странах мира вскоре были получены десятки новых видов конструкционных материалов, имеющих характеристики близкие к теоретическим свойствам вещества. В некоторых случаях фактические свойства материалов превысили расчетные теоретические характеристики, что привело к внесению существенных корректив в теорию строения вещества. Первыми продуктами технологий сверхдавления стали детали из порошковых материалов, в том числе разнообразные керамики. Дальнейшее развитие этого перспективного направления позволяло в ближайшем будущем надеяться на трехкратное уменьшение потребностей земной промышленности в сырьевых ресурсах, используемых для производства конструкционных материалов. Ожидаемая экономия была следствием снижения потребностей цивилизации в строительных и конструкционных материалах по причине увеличения их срока службы и практически стопроцентного использования исходного сырья.

Результатом применения технологий сверхдавления стало массовое производство различных сверхпроводящих конструкционных материалов. Сверхпроводящие материалы для передачи, преобразования, аккумулирования и хранения электроэнергии нужны были мировому хозяйству еще вчера. Причиной этого являлась экологическая чистота электрической энергии, ее универсальность и удобство применения в любых отраслях промышленности. Появление добротных и надежных сверхпроводящих конструкционных материалов привело к созданию нового поколения электродвигателей, трансформаторов, генераторов и других электрических машин. Законы эволюции технических систем требовали совмещения функций нескольких систем в одном функциональном элементе. Производство недорогих керамических сверхпроводников позволило, кроме использования в качестве электропроводящего материала, использовать их также как конструкционные материалы. Такое конструкторское решение упростило конструкцию многих электрических машин и аппаратов, позволило создать новые образцы, способные эффективно работать во всем диапазоне отрицательных температур, вплоть до нуля градусов по Цельсию. Этот температурный диапазон охватывал потребности космонавтики, а также частично авиации и энергетики.

Все более значимое место в мировой энергетике занимало водородное топливо. Новые технологии получения водорода из воды, основанные на применении искусственных фотокаталитических соединений, а также новое безопасное оборудование для хранения водорода, способствовали массовому использованию перспективного топлива в промышленности и быту. К концу третьего десятилетия около восьми процентов транспортных средств во всем мире были оснащены экологически чистыми двигателями, использующими водород в качестве топлива. Примерно такая же часть энергетических потребностей промышленности к этому времени покрывалась за счет использования водорода в энергетике. Быстрыми темпами росло также потребление водорода в быту. Многие предприятия, а также частные лица приобретали автономные генераторы водорода для удовлетворения небольших энергетических потребностей. Имея под рукой автономный источник водорода и возможности безопасного хранения горючего газа, человек мог сам рассчитывать и регулировать свои энергетические потребности, независимо от политики крупных производителей электрической и тепловой энергии. Как следствие, следующим шагом было приобретение топливных элементов, транспорта на водородном топливе, систем отопления, то есть предметов первой необходимости, адаптированных к новому источнику энергии. Все это было очень хорошо с точки зрения загрузки производственных мощностей и создания новых рабочих мест.

Необходимо заметить, что почти мифическая экологическая чистота водородного топлива оставалась таковой только в теории. На практике процесс горения водорода в атмосфере Земли сопровождался высокими температурами и образованием окислов азота в больших количествах. Для достижения истинной экологической чистоты требовалось исключить из процесса горения водорода присутствие посторонних газов, в частности азота. Обеспечение реакции окисления водорода чистым кислородом значительно усложняло и удорожало энергетические водородные установки. Выходом стало применение мембранных технологий. Показательно, что такая необходимость совпала по времени с возможностью производства качественных селективных мембран методами молекулярной сборки. В сжатые сроки проблема была решена, каждая энергетическая водородная установка начала комплектоваться автономным устройством снабжения чистым кислородом.

Набирали силу технологии биологического извлечения химических соединений непосредственно из окружающей природной и техногенной среды. Эти технологии соответствовали принципам умеренности и экологической безопасности. Не брать из природного окружения сырьевые ресурсы про запас, сверх необходимого, такова была основная идея нового подхода. Новая концепция для своей успешной реализации нуждалась в доработке целого ряда промышленных и бытовых технологий, направленных в конечном итоге на обеспечение полной автономности человеческого существования.

Извлечение химических соединений из окружающей среды биологическими способами являлось реализацией на практике сложившихся убеждений о необходимости гармоничных отношений с окружающей средой, о не причинении вреда Природе. Биологическое извлечение химических соединений из окружающей среды, и последующее их использование для удовлетворения нужд человека, было одной из составляющих происходящих социальных процессов. Это были процессы, направленные на достижение полной независимости, самостоятельности и автономности человеческого существования, будь это в рамках семьи, города или страны. Потребность в независимости, столь же присущая человеку, как и потребность в общении, предопределяла будущее социальное устройство человеческого общества, как совместное проживание свободных и независимых индивидуумов. И любые технические решения, равно как и научные открытия, направленные на удовлетворение этой потребности, ожидало признание и ускоренное развитие. Человеческое общество нуждалось в новых технологиях, способных обеспечить автономное и бесперебойное снабжение человека энергией, информацией, пищей, жизненным пространством, возможностями творить и общаться.

Технологии биологического извлечения химических веществ являлись базовыми и могли быть использованы для удовлетворения потребностей человека в пище, энергии, бытовых и специальных веществах. Средством, обеспечивающим деструкцию одних веществ и извлечение (синтез) других, являлись генетически модифицированные микроорганизмы и искусственные катализаторы. Теоретически считалось возможным создание устойчивых биологических систем с замкнутым циклом, способных достаточно долго реализовать сотни технологий синтеза и утилизации химических соединений. В центре такой биологической системы находился бы человек, хозяин такой системы. На практике оказалось, что для создания подобных биологических систем уровень существующих технологий явно недостаточен, к тому же очевидной была неполнота знаний и теоретических представлений о строении и принципах организации живого вещества, что откладывало практическое воплощение идеи, опередившей время, на десять-двадцать лет. Сознание и взгляды человека всегда менялись намного медленнее, чем его технические возможности, поэтому потребность в автономном независимом проживании пока еще не стала массовой потребностью общества. Идея автономного независимого проживания еще не стала движущей силой научно - технического прогресса, поэтому и капитал недостаточно инвестировался в развитие этого направления. В мире, где основным фактором, определяющим успех любого начинания, являлось ожидание прибыли, потребности общества, которые предстояло удовлетворять, должны быть массовыми потребностями. Только тогда в их проработку и развитие будут щедро инвестироваться денежные средства.

Третье десятилетие внесло много интересного и нового в человеческий быт. Например, появились домашние системы трехмерной компьютерной визуализации, которые потеснили объемное телевидение с плоским экраном, заменив его произвольным свободным пространством в любом уголке дома. Эти же системы с успехом заменили традиционные компьютерные дисплеи, и все чаще использовались в рабочих целях для решения задач любого характера, в том числе объемного конструирования и проектирования. Кроме этого они использовались как коммуникационные устройства для работы в Интернете, информационные страницы которого все больше приобретали трехмерный вид. Во времена досуга системы компьютерной визуализации могли создавать неподвижные или движущиеся объемные изображения, которые очень скоро стали частью интерьера человеческого жилища. Системы компьютерной визуализации создавали большие голографические изображения, позволяющие заполнить меняющимся объемным изображением целую комнату. Отныне архитекторы и дизайнеры, занимающиеся облагораживанием жилья, обязательно учитывали в своем творчестве возможность создания трехмерных изображений.

Значительные успехи были достигнуты в изучении работы человеческого мозга. Этому способствовало применение совершенных технических средств, к числу которых относились томографы и сканеры нового поколения, а также молекулярные роботы, способные длительное время находиться в кровеносной системе человека. Молекулярные роботы были миниатюрными устройствами и не представляли сколько-нибудь серьезной опасности для здоровья человека. С их помощью удавалось получать информацию из глубин человеческого мозга. Анализ полученных данных о распределении электрических и химических потенциалов, изменениях температуры, концентраций, pH в мозгу человека, в совокупности с имеющимися знаниями о строении мозговых клеток и тканей, позволил уточнить и пополнить существующие представления о работе человеческого мозга. Ученые установили зависимость между изменениями химико-физических параметров человеческого мозга и процессом мышления. Эти знания способствовали выработке практических рекомендаций по оптимизации и повышению эффективности умственной деятельности человека. В частности на основе полученных знаний были определены оптимальные условия, при которых запоминание информации происходило наиболее эффективно, что было положено в основу новой методики запоминания. Исследования мозга показали, что различные виды информации (логическая, образная, эмоциональная) для лучшего запоминания нуждались в определенном наборе химико-физических параметров тех или иных участков мозга. Понимание этого позволило сконструировать ряд медицинских препаратов, создающих благоприятные условий для запоминания информации. Причем для улучшения запоминания различных видов информации (логической, образной, эмоциональной) были разработаны различные медицинские препараты. Таким образом, вещества, улучшающие и ускоряющие запоминание, были созданы и проходили необходимое тестирование перед началом массового применения.

При проверке новых медицинских препаратов на добровольцах были проведены эксперименты по экспресс введению в мозг человека несложных алгоритмов поведения, мышления, чувствования. Как оказалось, информация, воспринятая во время действия медицинских препаратов, запомнилась гораздо полнее, ярче и в больших объемах. Положительные результаты экспериментов были положены в основу ускоренного профессионального обучения, а также улучшения логической или образной составляющей мышления разных людей.

Совершенствовалась также методика перевода информации из подсознания в сознание человека, необходимая для оперативного управления организмом. В экстремальных случаях это могло быть полезно каждому индивидууму, и тому была уже масса свидетельств. Многие представители опасных профессий, обученные сознательному управлению основными системами организма, смогли сохранить собственную жизнь благодаря умению максимально использовать резервы своего организма. Применение молекулярных роботов позволило начать разработку технологий, направленных на оперативное изменение текущих химико-физических параметров определенных участков человеческого мозга. Оперативные данные о параметрах человеческого мозга использовались для информирования человека об угрожающих его здоровью состояниях и тенденциях, возникающих при мозговой деятельности, а также для выдачи рекомендаций о необходимых корректировках восприятия и поведения.

Для углубленного изучения деятельности человеческого мозга создавались все более совершенные молекулярные роботы. Новые модели оснащались разнообразными сенсорами и датчиками, специально разработанными для оперативного контроля над различными параметрами головного мозга человека. Основанная на использовании больших количеств молекулярных сенсоров, датчиков, и различного рода анализаторов, на глазах у общества зарождалась технология постоянного мониторинга за текущим психологическим состоянием индивидуума. Областью приоритетного применения новых разработок, как полагали, станет оперативный контроль над психическим состоянием людей с больной психикой и преступников, а также контроль над специалистами, работающими в ответственных или экстремальных условиях. Данная технология в недалеком будущем могла расширить возможности человека, например, дать ему возможность почувствовать психологическое состояние любимых литературных и игровых персонажей, или пообщаться с близкими людьми не словами, а эмоциональными состояниями. Такие возможности были просто неоценимы для врачей, учителей, работников сервисных служб и представителей многих других специальностей, работающих с людьми и для людей. И даже в быту одному человеку хоть иногда почувствовать истинное психологическое состояние другого человека было полезно и зачастую просто необходимо.

После первых успешных экспериментов по контролю над текущим психологическим состоянием человека, на повестку дня встал вопрос о возможности корректировки мозговых процессов, которые данное состояние определяли. Это был, конечно, яркий пример вмешательства в личную сферу человека, но существовали случаи асоциального поведения индивидуумов, и для искоренения таких случаев общественное мнение допускало возможность принудительной корректировки мозговых процессов. Подобная корректировка могла быть осуществлена путем создания определенных состояний в тех или иных участках головного мозга. Эти состояния определялись наличием или отсутствием некоторых химических соединений, величиной электрических и электрохимических потенциалов, концентрацией определенных химических веществ. Эффективно воздействовать на мозг человека, представлялось возможным в основном изнутри при помощи молекулярных роботов, имеющих технические возможности для изменения химических и физических параметров участков головного мозга. Трудность заключалась в том, что для создания (корректировки) психологических состояний индивидуума требовалось воздействовать на различные участки головного мозга одновременно. Подобное интегральное воздействие осуществлялось десятками и сотнями химических соединений, а также физическими полями, и требовало для эффективного осуществления применения сложных молекулярных роботов. Такие молекулярные роботы, способные воздействовать на любой участок мозга по индивидуальной программе, должны быть полностью автономными, состоять из множества анализаторов, полостей с химическими соединениями, нескольких процессоров, и включать в себя системы движения, ориентации, связи. Появление таких сложных молекулярных роботов ожидалось через одно или два десятилетия.

За прошедшее время значительно расширилась область практического применения «единого пространства виртуального моделирования» (ЕПВМ). Пространство виртуального моделирования, изначально созданное для работы с трехмерными моделями животных и растительных клеток, а также для компьютерного конструирования молекул химических соединений с заданными свойствами и моделирования химических технологий, расширяло сферу своего применения день ото дня. Создание такого универсального инструмента для исследований оказалось перспективным и своевременным шагом. За три неполных десятилетия своего существования ЕПВМ пополнилось сотнями взаимосвязанных уровней, отображающих в виде трехмерных компьютерных моделей разнообразные процессы и явления, события и тенденции.

Здесь нашли свое отображение и опыт хирургических операций, и технологии конструирования белковых молекул с заданными свойствами, равно как и предсказание судьбы отдельных индивидуумов или метеорологическое прогнозирование. С каждым годом добавлялись все новые уровни – научные, социальные, экономические, и т.п. Человечество вступило в эпоху глобального компьютерного моделирования. Прежде чем начать какое-либо важное дело, при помощи универсального программного обеспечения в ЕПВМ строились модели развития исследуемой ситуации. Мощнейшие компьютеры позволяли пересмотреть все существующие в теории варианты, отсечь тупиковые и в конечном итоге отобрать оптимальные. Подобный подход в десятки раз уменьшал потребность в ресурсах, времени и денежных средствах, в сравнении с традиционным методом проб и ошибок. И пусть новый подход пока охватил всего лишь десять процентов возможной области своего применения. Широкое использование ЕПВМ сдерживалось в основном недостатком компьютерных мощностей и колоссальным объемом знаний, требующих перевода в электронную форму. В обозримом будущем ситуация как ожидалось измениться кардинально. Решение всех научных и технических проблем, моделирование политических и социальных процессов, разработка технологий, затрагивающих глубинные основы материи, будут осуществляться в ЕПВМ. Компьютерная логика и память помогут избежать многих ошибок, связанных с не учетом всех существенных факторов, влияющих на моделируемые процессы.

Если смотреть на происходящее обобщенно, то в виртуальном пространстве компьютерного моделирования создавалась нематериальная копия мироздания со всеми его законами, постулатами и принципами. Отличием являлась возможность постоянного и интерактивного вмешательства человека в процессы, происходящие в ЕПВМ. В создаваемом шаг за шагом виртуальном мироздании человеку было предопределена роль творца. Велись довольно оживленные дискуссии о возможности улучшения и оптимизации виртуального мироздания. Самыми дискуссионными вопросами являлись теории о создании жизни в виртуальном пространстве, о самопроизвольном зарождении Разума и ускоренной эволюции этого Разума в ЕПВМ. Возможности земной цивилизации становились колоссальными. По большому счету, человечество из-за своего эгоизма и жестокости не имело морального права в полной мере использовать имеющиеся технические и технологические возможности.

Все чаще робототехника применялась в процессе воспитания и обучения молодого поколения. В развитых странах роботы, имеющие зачатки интеллекта, широко использовались для постоянной воспитательной работы с детьми, начиная с возраста нескольких месяцев и заканчивая поступлением детей в начальную школу. Применение роботов-воспитателей значительно улучшало воспитательный процесс, придавало ему новое качество. Так уж сложилось, что воспитание подрастающего поколения являясь во многих семьях приоритетным делом, во многом являлось процессом несовершенным, прерывистым и бессистемным. Занятость взрослых материальным и финансовым обеспечением семьи, доступность развлекательных программ, не предназначенных для детского восприятия, избыточность ненужной информации, ухудшали качество воспитательного процесса. Такие обязательные требования к воспитательному процессу, как индивидуальный подход, терпение, системность, зачастую просто не могли быть выдержаны ни родителями, ни, увы, воспитателями, которые имели дело сразу с несколькими детьми. Оставлять существующее положение дел без изменений являлось не чем иным как принудительным ограничением творческих способностей подрастающего поколения. Исходя из норм морали и нравственности, это вообще являлось преступлением, поскольку недостаточное и неправильное воспитание вело к господству инстинктов, культивированию нездоровых, агрессивных тенденций, недоразвитию человеческой личности.

Два с половиной десятилетия, прошедшие с начала нового века, показали способность научно-технического прогресса вершить чудеса, и одновременно обнажили недостатки в духовном развитии цивилизации. Эти недостатки проявлялись в отсутствии у значительной части населения планеты морально-этических принципов высшего уровня, культивировании средствами массовой информации потребительских, эгоистических и агрессивных настроений. Одним словом, сложилась ситуация, когда вопросы воспитания молодого поколения не то что нельзя было пускать на самотек, а, напротив, в них требовалось обязательно и кардинально вмешиваться.

Сложившаяся в области воспитания ситуация способствовала созданию и распространению роботов-воспитателей, способных разъяснить детям основные принципы морали, нравственности и гуманизма наиболее правильным и доходчивым образом. Иными словами перед роботами-воспитателями стояла задача сделать то, что затруднялись сделать родители из разных стран мира. Имеющие гибкую программу поведения, роботы-воспитатели находились при ребенке практически постоянно. Они могли объективно оценить любую возникшую, либо могущую возникнуть ситуацию, посоветовать ребенку как вести себя в том или ином случае, похвалить либо пожурить ребенка. При случае они могли привести положительный пример, ненавязчиво напомнить о нормах поведения, свойственных воспитанному, культурному человеку. Конечно, все эти действия осуществлялись роботами с учетом индивидуальных особенностей детской психики. Главной целью воспитательного процесса являлось формирование полноценной мыслящей личности, содействие развитию индивидуальности ребенка. Накопленная роботами – воспитателями творческая информация передавалась в единый информационный банк, где обрабатывалась специальными программами, следящими за сохранением менталитета и особенностей мышления в каждой стране, соответствием применяемых воспитательных методов и их результатов культурным и историческим традициям каждой страны. Очень важным являлось сохранение культурных особенностей и своеобразия сложившихся объединений людей, таких как общины, компактные группы проживания, нации и народности, профессиональные группы и другие. Уже первый опыт использования роботов для воспитания подрастающего поколения показал полезность их применения. Снизился детский травматизм, уменьшилась заболеваемость, окрепла психика детей, они стали спокойнее, радостнее, увереннее в себе. Незамедлительно в робототехнику потекли гигантские инвестиции, сравнимые разве что с инвестициями, осуществляемыми в прикладные области генной инженерии. Прогноз дальнейшего использования роботов для воспитания и образования подрастающего поколения был крайне благоприятен.

Появление компьютеров мощностью в один миллиард терафлоп. Экспоненциальный рост возможностей ЕПВМ. Создание уровня ЕПВМ, отображающего многие метаболические реакции человеческого организма. Завершение программы «Белок человека». Формирование базы данных всех белков, синтезируемых человеческим организмом. Поиск отличий в геноме людей, определяющих тонкости метаболических реакций. Понимание механизмов формообразования человеческого организма. Предел видовой продолжительности жизни человека. Разработка новых улучшенных функциональных белков. Этические проблемы многовидового человеческого общества. Молекулярный робот - врач. Перспективы применения кибернетических устройств в организме человека. Выращивание человеческих органов из зародышевых клеток вне организма. Компьютерное интерактивное моделирование процесса развития человеческого зародыша. Компьютерное моделирование процессов метаболизма некоторых животных. Улучшение сельскохозяйственных животных и растений за счет применения искусственных генов. Методы предупреждения миграции искусственных генов. Применение улучшенных и искусственных микроорганизмов. Конструирование новых видов пищевых продуктов. Начало процесса улучшения человека как вида. Тайное создание улучшенных людей с искусственными генами. Выращивание улучшенных (эталонных) органов человека вне организма. Замена отдельных генов эталонными генами непосредственно в клетках человеческого организма. Систематизация базы данных компьютерных моделей химических соединений. Конструирование химических соединений с заданными свойствами и молекулярный дизайн. Открытие класса стабильных сверхсложных молекул. Принципы функционирования каталитических матриц. Молекулярная сборка органических веществ. Объединение химии и биологии в единую науку. Новые теории эволюции химических соединений. Создание банка данных всех известных химических реакций. Применение низкотемпературных химических реакций. Замена больших химических производств на малые производства. Перемещение химических производств в мировой океан. Новые технологии утилизации промышленных и бытовых отходов. Автономные источники энергии, использующие ресурсы окружающей среды. Понимание механизмов и принципов работы человеческого мозга. Корректировка психического состояния человека при помощи молекулярных роботов. Ввод в мозг человека образной информации, минуя зрение. Возможность оптимизации человеческого мозга техническими средствами. Возникновение искусственного технического интеллекта. Совершенствование систем компьютерной визуализации. Уменьшение угрозы возникновения мировых войн. Использование в военном деле микророботов. Увольнение из армии многих военных специалистов за ненадобностью.

В этом десятилетии произошло событие, сильно повлиявшее на последующий ход научно-технического прогресса и на выбор земной цивилизацией дальнейших путей развития. Как результат количественных изменений в развитии основных производственных отраслей на свет появились компьютеры, использующие докритические процессоры из «компьютерного» вещества, в которых элементами памяти являлись молекулярные переключатели и квантовые эффекты. Каждый такой компьютер обладал вычислительной мощностью в один миллиард Терафлоп. Столь мощные машины были востребованы военными ведомствами, научными организациями, частными исследовательскими лабораториями. Существующий значительный спрос на мощные вычислительные системы был в значительной степени удовлетворен в течение десяти лет. Около десяти тысяч компьютеров было произведено и реализовано на мировом рынке за этот период времени.

Следствием появления большого числа мощных компьютеров стало скачкообразное повышение возможностей земной науки и техники. Как-то вдруг приблизилось то время, о котором мечтали ученые многих поколений, когда большинство возникающих практических и теоретических задач, могли решаться в режиме реального времени. Поражающие воображение возможности вычислительной техники дали импульс ускоренного развития «единому пространству виртуального моделирования», в котором все чаще и в большем объеме производились расчеты, исследовательские и конструкторские работы на компьютерных моделях различной сложности. Натурные исследования и работа с материальными объектами все больше подменялись работой с виртуальными копиями и моделями этих объектов. Именно под знаком экспоненциального роста возможностей ЕПВМ и проходило четвертое десятилетие.

Первым итогом практического применения новых вычислительных возможностей стало создание уровня ЕПВМ, отображающего без малого все метаболические реакции человеческого организма. Этот уровень отображал как пути отдельных биохимических реакций и пути реализации признаков, начиная с их записи в определенных участках генома, так и механизмы взаимодействия биохимических реакций и признаков, определяющие свойства и функции специализированных клеток, тканей и органов. Изначально, в первые годы становления ЕПВМ информация на этом уровне была представлена в виде структурных химических формул, уравнений реакций, символов генетики. Постепенно формы отображения информации приобретали все более сложный характер. Структурные формулы заменялись трехмерными моделями пространственного расположения химических молекул, имеющими несколько степеней детализации, начиная от простейшего представления в виде активных центров и заканчивая сложными моделями, учитывающими форму электронных оболочек и квантовые эффекты. Химические и биохимические реакции, представленные ранее в виде уравнений, отображались теперь взаимодействием трехмерных моделей участвующих в них химических соединений, которые вступали в реакцию в трехмерном виртуальном пространстве, меняющем свои свойства в зависимости от заданных физико-химических параметров.

Сложные взаимодействия, например, преобразование информации, содержащейся в группе генов, в конкретный признак организма, отображались отдельными подуровнями ЕПВМ. Вся информация, содержащаяся на различных уровнях и подуровнях ЕПВМ, была взаимосвязана таким образом, чтобы максимально приближенно к реальности отображать метаболические процессы организма человека.

Необходимо заметить, что уровень ЕПВМ, отображающий метаболические реакции человеческого организма, был довольно разнороден по изученности и детализации своих составляющих. Такое положение сложилось по причине различного интереса со стороны науки к тем или иным органам, системам, признакам человеческого организма, а также из-за разнородности материально-технической базы научных учреждений. На уровень детализации влиял также и объем информации, описывающий объект моделирования. К концу десятилетия данный уровень ЕПВМ содержал информацию о пространственном расположении около одного миллиона белковых молекул, и о механизмах осуществления такого же количества важнейших биохимических реакций. В ближайшем будущем на базе данного уровня ЕПВМ ожидалось создание полной компьютерной модели функционирующего человеческого организма. К этому времени он уже имел сложную структуру, с вертикальными связями, показывающими иерархические отношения, а также горизонтальными связями, показывающими текущие взаимоотношения миллионов составляющих. К тому же большая часть составляющих уже была представлена с высокой степенью детализации.

К концу десятилетия завершилась сорокалетняя программа исследования белковых молекул человеческого организма. За это время была изучена пространственная структура около одного миллиона различных белков, синтезируемых в человеческом организме, а также нескольких сотен тысяч белковых молекул животных и растений. Стали полностью понятны механизмы функционирования человеческого организма, как совершенной биохимической машины. В процессе эволюции биологическая жизнь приобрела способность осуществлять функции жизнеобеспечения и удовлетворять потребности организма через создание собственного многофункционального инструмента, белковых молекул. Большинство таких молекул встречалось, как в организме человека, так и в организмах других представителей земной биосферы, что наглядно отображало единство происхождения жизни на Земле. Многие белковые молекулы, в основном, определяющие не существенные для выживания организма функции и признаки, имели индивидуальные различия, наличие которых отображало такую сторону эволюции как изменчивость. Среди таких индивидуальных белков случались очень интересные находки, полезные для будущего улучшения человеческого организма.

Индивидуальные отличительные признаки в человеческом организме можно разделить на три типа. Положительные признаки позволяют человеку подняться выше среднестатистических усредненных показателей, в то время как негативные урезают жизненный потенциал человека. Существуют также нейтральные индивидуальные признаки, не вносящие существенных изменений в функционирование организма. Индивидуальные отличительные признаки в живом организме определяются, в конечном итоге, отличиями в структуре белковых молекул и особенностями метаболических реакций. Поэтому серьезное внимание специалистов было сосредоточено на поиске отличий в строении белковых молекулах и отличий в метаболических реакциях, выполняющих одинаковые или сходные функции. Итогом работы специалистов стало формирование базы данных белковых молекул, синтезируемых в человеческом организме. В ней были учтены отличия в строении и структуре белковых молекул, как существующих в природе, а также теоретически возможные варианты.

База данных частично имела упрощенный характер, поскольку большей частью содержала в себе физические и химические характеристики, а не трехмерные виртуальные модели молекул белка. Объяснялось это тем, что роль активного центра и роль остальных частей белковой молекулы при осуществлении метаболических реакций были несопоставимы по своему значению. Поэтому во многих случаях информация о строении и структуре второстепенных частей белковой молекулы могла быть опущена без ущерба для дела. К тому же не было необходимости отображать в виде сложных компьютерных моделей все те миллионы незначительно отличающихся белков, которые продуцировал генофонд человечества, притом, что полезные находки составляли всего доли процента от огромного количества белковых молекул. Поэтому на практике реализовывались различные технологи, сужающие диапазон возможных объектов изучения до небольшого количества действительно перспективных белковых молекул, на которых и было сосредоточено внимание специалистов. Расшифровка структуры и механизмов синтеза перспективных белковых молекул была крайне важна для улучшения метаболизма, как новорожденных, так и стареющих организмов.

В это же время внимательно изучались недостаточно эффективные метаболические реакции, молекулы белка в своих неудачных вариациях, неустойчиво выполняющие свои функции, а также несовершенные гены и группы генов. Внимание ученых было направлено на те составляющие целостного процесса жизнедеятельности человеческого организма, которые искусственно занижали природный потенциал человека.

Постепенно стали в целом понятны и ясны механизмы кодирования наследственной информации в геноме человека, равно как и механизмы реализации этой информации в пространстве и времени, определяющие возрастные этапы в развитии человеческого организма. Особенно тщательно были изучены механизмы формообразования организма человека. Данная область знаний включала в себя наследственную информацию, определяющую развитие клеток, тканей и органов человека, их пространственные размеры и формы, начиная от момента оплодотворения яйцеклетки и заканчивая появлением необратимых возрастных изменений. Полученные знания способствовали постановке перед наукой, техникой и производством понятных и четких, а самое главное принимаемых человечеством, задач и целей.

Впервые за время существования цивилизации, опираясь на знания законов физики, химии и биологии, был получен обоснованный и достоверный ответ на вопрос о видовой продолжительности жизни человека. Срок жизни среднестатистического человека, ведущего обыкновенный образ жизни и проживающего в здоровом экологическом окружении, был определен примерно в сто пятьдесят лет. При этом продолжительность зрелого работоспособного периода не превышала девяноста лет, то есть последняя треть человеческой жизни являлась периодом старости. Такая особенность была обусловлена эволюционными законами, нацеленными на продолжение рода и выживания вида, а не на сохранение жизни индивидуума. На уровне целостного человеческого организма это выражалось множественными нарушениями в функционировании систем и органов по прошествии репродуктивного возраста.

Подобное известие огорчило многих людей, уже привыкших к могуществу науки и техники. В то же время появился сильнейший стимул изменить природные ограничения, определяющие продолжительность жизни человека, и вместе с ними изменить пути эволюции земной цивилизации. Давние подходы и разработки по увеличению не только жизненного срока, но и жизненной активности, молодости человека, получили второе дыхание.

Основные усилия ученых, как и прежде, были направлены на восстановление функций изношенных органов человека и на осуществление постоянного контроля над метаболическими процессами. Главным принципом оздоровления являлось немедленное устранение любых опасных изменений и нарушений в организме человека при помощи достижений нанотехнологий и биотехнологий. Иными словами, как только в организме человека начинали проявляться первые признаки старости, они немедленно идентифицировались, находился первоисточник старческих изменений, и вносились необходимые изменения в организм человека, будь-то пересадка органа, активизация определенных тканей или нейтрализация вредных продуктов генетической программы, либо самих генов. Такой подход был опробован на практике за последние десятилетия и характеризовался устойчивыми положительными результатами. Отдаленные последствия постоянного корректирующего вмешательства в организм человека были еще не вполне ясны, и могли быть проверены только временем, хотя вероятность негативного влияния была мизерной. Однако предлагаемый принцип оздоровления устраивал большинство людей, поскольку не противоречил логике традиционной медицины с её привычными хирургическим и медикаментозным методами лечения.

Осознание факта продолжительности жизненного срока человека, как естественной биологической функции, определяемой устройством организма, заставило многих людей пересмотреть свои взгляды на собственный организм, как на божье творение, которое не может быть улучшено искусственным путем. Многочисленные научные и общественные дискуссии на тему «нужно ли улучшать человека, если это позволяют сделать существующие технологии» так и не привели земное общество к единодушному мнению. Сказывались различия в менталитете, религиозных верованиях, традициях, уровне жизни и уровне технологий, исторически сложившиеся в различных государствах. Земное общество в целом опасалось, останется ли человек человеком после искусственного изменения его организма. Даже теоретическая возможность изменения психики и мировосприятия человека ошеломляюще влияла на некоторых впечатлительных людей. Однако прогресс нельзя остановить по желанию какой-либо части общества. Сделать это может либо единая воля, либо масштабная катастрофа. Ни того, ни другого в обозримом будущем человеческой цивилизации не прогнозировалось. Поэтому высокие технологии получили дополнительный импульс развития, и было обусловлено зарождением новых потребностей цивилизации. Интенсивнее всего разрабатывались технологии, направленные на улучшение генетических программ человеческого организма и систем его жизнеобеспечения, а также технологии, направленные на изменение типа метаболизма человека, создание новых органов чувств, функциональных дополнительных систем.

Основой для реализации поставленных задач, являлось виртуальное конструирование и последующее создание на практике новых функциональных белков, способных вписаться в существующий метаболизм человека без каких-либо существенных изменений самого организма. Создание новых функциональных белков, как ожидалось, приведет не только к значительному увеличению срока жизни каждого индивидуума, но и к расширению границ распространения человека как вида на Земле, в Солнечной системе и в дальнем космосе. Такая работа проводилась во многих научных учреждениях уже в течение последних двадцати лет, и теперь наработанные теоретические знания, стали с успехом воплощаться в материальном виде. Строгой ревизии были подвергнуты десятки тысяч белков, вырабатываемых человеческим организмом. Исследователями были определены существующие границы параметров, в которых белковые молекулы оптимально реализовывали свои функции, а также критические значения этих параметров, при которых функционирование белковых молекул было недостаточным либо прекращалось совсем. Одновременно была проанализирована эффективность работы белковых молекул в реально существующих условиях внутренней среды человеческого организма. Таким образом, были определены несколько тысяч различных белков, функционирующих недостаточно эффективно, и доказана на цифрах теоретическая необходимость их улучшения. Для подобного улучшения необходимо было использовать искусственные белковые молекулы с лучшими свойствами либо в некоторых случаях изменять локальные параметры внутренней среды человеческого организма. Разумеется, при обеих вариантах вмешательства в человеческий организм следовало избежать ухудшения функционирования организма в целом.

В общем случае, вмешательство в метаболизм человеческого организма выражалось в ускорении либо замедлении биохимических реакций, изменении температурного режима в функциональных клетках и концентраций в них некоторых химических соединений. В конечном итоге множественные изменения метаболических реакций человеческого организма должны были обеспечить устойчивое его функционирование в неблагоприятных условиях внешней среды. Тысячи возможных небольших улучшений должны были на практике привести к появлению нового качества, породить новые возможностям человеческого организма. Улучшенный человек, как ожидалось учеными, будет чувствовать себя комфортно в широком диапазоне температур, по желанию и необходимости ускорять и замедлять скорость обмена веществ, эффективно обезвреживать болезнетворные организмы и токсичные химические вещества, иметь более быструю реакцию и впечатляющие физические возможности.

Достаточно быстро были разработаны и синтезированы новые белковые молекулы, которые являлись кандидатами для замены естественных белков человеческого организма. Некоторые из них лучше и эффективнее выполняли требуемые функции, другие во многом уступали природным белкам, прошедшим эволюционный отбор. Именно на этом этапе появились трудности, в основном этического порядка, которые приостановили на время интенсивные научные исследования по улучшению человеческого организма.

Появление этих трудностей было предопределено законом перерастания количественных изменений в новое качество. Малые количества искусственных белковых молекул могли вписаться в существующий метаболизм человека, не проявляясь при этом морфологически. Однако замена большого количества естественных белковых молекул в человеческом организме проявлялась новым качеством. Изменялись морфологические признаки человека, его внешний вид и внутреннее строение. При замене более двух десятков белков эти признаки становились заметными визуально, а при использовании сотни искусственных белков улучшенные люди становились похожими на представителей иной гуманоидной расы. Замена нескольких сотен белков приводила к полной непохожести человека улучшенного на человека обыкновенного. Схожими оставались только самые общие признаки, такие как прямохождение, размеры, строение скелета и некоторые другие. При этом земное общество в глубине души сознавало, что улучшение человека как вида есть процесс неизбежный.

Не вызывало особых возражений в обществе утверждение что в ближайшие десятилетия на Земле будут проживать сотни разновидностей улучшенных людей, обладающих тем или иным набором признаков. Различия между ними будут более значительными, чем различия между представителями существующих земных рас. Если к этому прибавить прогнозируемое изменение системы этических и моральных ценностей, то становилось ясным, что земная цивилизация вступает в эпоху серьезных этических и психологических преобразований, требующих от человечества терпимости и доброты. Ни то, ни другое качество, к сожалению никогда не были присущи земной цивилизации в достаточной степени. Поэтому, для дальнейшего бесконфликтного продвижения вперед, необходимо было выработать законодательные механизмы, которые компенсировали бы отсутствие доброты и терпимости в масштабах всей человеческой деятельности.

Именно по этой причине были приостановлены исследования, направленные на улучшение человека как вида. Прежде чем двигаться к многовидовому обществу, человечеству требовалось время для размышлений, дискуссий, переоценки существующей системы ценностей и формирования единого мнения. Этическая составляющая приостановки исследований по улучшению человека была отягощена еще одним проявлением научно- технического прогресса, а именно все более частым применением в живом человеческом организме кибернетических устройств, которые также изменяли морфологические признаки человека, и могли повлиять на его мораль и этику непредсказуемым образом.

В сжатые сроки, порядка двух лет, данная проблема была урегулирована законодательно. Всемирная декларация прав человека была дополнена правом человека на свободный выбор собственного внешнего вида и внутреннего устройства своего организма, а также правом на применение в организме кибернетических устройств и искусственных органов, при обязательном не нанесении вреда и ущерба своими действиями другим людям. Многие страны также привели в соответствие с международными нормами свое внутреннее законодательство с учетом новых прав человека. К концу десятилетия на пути к дальнейшему улучшению человеческого организма не осталось серьезных законодательных и этических препятствий. По сути, была открыта зеленая улица для дальнейшего преобразования человеческого общества в многовидное общество. Иными словами человеческая цивилизация окончательно выбрала путь контролируемой и одновременно несдерживаемой в любых неагрессивных проявлениях эволюции.

В эти же годы в области медицины и охраны здоровья также произошли серьезные достижения, позволившие уверенно говорить об очередном этапе увеличения продолжительности человеческой жизни. На стыке высоких технологий был создан молекулярный робот-врач, способный неограниченно долго функционировать внутри человеческого организма. Такой робот-врач был оснащен мощным микропроцессором, имел большой объем памяти и мог самостоятельно обрабатывать поступающую в режиме реального времени информацию, анализировать ее и выдавать текущие рекомендации. При необходимости экстренного вмешательства, при острых состояниях или несчастных случаях робот-врач мог самостоятельно производить несложные хирургические операции внутри человеческого организма. Устройство робота-врача было строго функциональным. Внутренние и наружные поверхности были покрыты белковой тканью, узнаваемой иммунной системой организма. Специализированная белковая ткань была оснащена сотнями различных белковых молекул, выполняющих функции сенсоров и анализаторов, и была пронизана сетью нервных окончаний, которые были подсоединены к микропроцессору. Свои энергетические потребности робот-врач покрывал при помощи энергетических реакций, свойственных человеческому организму. Инструментарий робота-врача также включал в себя некоторые исполнительные механизмы, способные осуществлять определенные действия на принципах механического, химического и биохимического воздействия на оперируемое место.

Контролирующие и аналитические функции осуществлялись постоянно при передвижении по организму человека вместе с циркуляцией крови. Робот-врач свободно передвигался по кровеносной и лимфатической системам человеческого организма. При этом он регистрировал данные о параметрах внутренней среды, отслеживал тенденции в изменении гомеостаза и извещал о возникающих проблемах либо большой медицинский компьютер, либо непосредственно человека. В особо сложных случаях, например, когда человек болел множеством болезней, в его организм вводилось несколько молекулярных роботов-врачей, причем каждый из них имел узкую специализацию. А основной функцией молекулярного робота-врача являлась профилактика острых и хронических заболеваний, отравлений, стрессов, гормональных расстройств. При этом учитывались индивидуальные особенности организма, личностные предпочтения вплоть до профессии пациента. Человек, имеющий в организме подобного диагноста и хирурга, на девяносто пять процентов был застрахован от смерти в результате несчастного случая, сердечного приступа, инсульта, внезапного отказа жизненно важных органов.

Огромная популярность у населения планеты и колоссальный спрос на роботов-врачей привели к тому, что технологии их производства получили взрывное развитие. В эту отрасль потекли гигантские инвестиции. Каждый из живущих на планете людей мечтал и хотел жить долго и активной жизнью. Перспектива добавить к своему жизненному сроку несколько десятков лет путем безболезненного введения в собственный организм миниатюрного устройства устраивала большинство людей. Следствием повышенного интереса населения планеты к собственному здоровью стало быстрое развитие других высокотехнологичных отраслей, в частности роботостроения, молекулярной сборки, компьютерного моделирования и других.

Одновременно с происходящими процессами, менялось и отношение общества к практике улучшения человеческого организма кибернетическими устройствами. Контролируемая и одновременно несдерживаемая эволюция, на путь которой ступила земная цивилизация, диктовала свои требования к совершенствованию человека. Человек будущего не будет никогда болеть, физиологические и метаболические реакции его организма всегда будут оптимальными и сбалансированными. Ощущение комфорта у такого человека будет сохраняться в широком диапазоне условий окружающей среды. Основными факторами, определяющими его жизнестойкость, станут энергетическая вооруженность и автономность. Многосторонний процесс улучшения человека неизбежно затронет морфологические признаки, строение физического тела человека.

Что касается психического устройства человека, его эмоций и чувств, моральных, нравственных и этических принципов, то с приобретением новых физических возможностей, психика человека предположительно станет более уравновешенной, устойчивой и сильной. На этой крепкой основе прорастут новые, не существующие ранее, чувства и эмоции, которые окажут благотворное влияние на развитие всего человеческого общества в целом. Именно такой сценарий эволюции психологической сферы человека предлагался к рассмотрению учеными-прогнозистами в качестве наиболее вероятного. При всей своей вековой испорченности, человечество в конечном итоге совершало правильные поступки, даже если это были шаги по исправлению прежних ошибок. С ростом благосостояния земной цивилизации, что проявилось в решении проблем питания, здравоохранения, экологии, в повышении уровня интеллектуального развития, большинство глубинных причин социальных бунтов и недовольства канули в вечность, общий уровень нравственной устойчивости общества повысился. Следовало ожидать и впредь, что уверенность каждого индивидуума и всего общества в безопасном и обеспеченном будущем приведет к укреплению морали и нравственности, а не к деструктивным тенденциям.

Расширение возможностей человека в недалеком будущем, причем расширение кардинальное, не сможет быть произведено лишь путем изменения биохимии человека, даже если говорить о замене углеродной основы жизни на иную. Необходимым условием является также использование кибернетических устройств в организме человека, или как принято говорить киборгизация человека. Различия в значениях физических параметров, определяющих основу кибернетической и углеродной (равно как и любой другой химической) форм жизни, составляют десятки и тысячи раз. Быстродействие, скрупулезность и надежность кибернетических устройств, если подойти к оценке их возможностей без излишней эмоциональности, делали такие устройства предпочтительными при улучшении человека, в сравнении с биологическими тканями и органами. Но прежде чем цивилизация людей станет цивилизацией кибернетической (если подобная необходимость сохраниться к тому времени) неизбежен длительный период сосуществования представителей человечества, имеющих различные биохимические, биологические и кибернетические улучшения и их комбинации. Наступление такого периода в истории человечества предопределено желанием человека, интересно жить и больше уметь. В принципе совместное существование не таит в себе опасности, если этот процесс будет в достаточной мере растянут во времени, таким образом, чтобы человеческая терпимость постепенно достигла максимального уровня. Ну, а если подойти к данному вопросу с философской точки зрения, то человечество, изначально разделенное на расы и народы, всегда сосуществовало и терпело. История земной цивилизации есть не что иное, как история сосуществования антагонистических социальных и национальных групп с различными, порой противоположными взглядами на многие стороны жизни.

В это же время были завершены эксперименты по выращиванию из зародышевых клеток человека целостных органов, которые стали итогом многолетнего сотрудничества медиков, генетиков, химиков и фармацевтов. Давно было известно, что зародышевые клетки, которые присутствуют во всех тканях человеческого организма (будто специально подготовленные природой) обладают уникальными свойствами. Из любой зародышевой клетки можно вырастить специализированные клетки различного типа, которые будут положены в основу обновленных тканей и органов. Подобная теоретическая возможность для своего практического воплощения требовала преодоления значительных трудностей. Для реализации генетической программы, содержащейся в ДНК зародышевой клетки, эволюция выработала сложные биохимические механизмы. Данная программа в естественных условиях всегда реализовывалась в составе целостного живого организма. Выделить из миллионов взаимосвязанных метаболических реакций тысячи и десятки тысяч реакций, определяющих конкретный случай выращивания тканей и органов, и реализовать их вне организма, и при этом не потерять в качестве, было задачей сверхсложной. Однако эта задача все же была успешно решена. Для ее решения пришлось создать новые биотехнологии, при помощи которых производились десятки тысяч видов специализированных белковых молекул и тысячи других химических соединений. При этом приоритет отдавался синтезу химических соединений, свойственных организму человека.

Еще одной проблемой, которая являлась основой технологий омоложения человеческого организма, была проблема целевого пробуждения зародышевых клеток, находящихся в организме человека. Желаемым итогом виделось выращивание новых тканей и органов непосредственно в организме человека для замены поврежденных или плохо работающих. При этом процессы выращивания новых органов и процессы утилизации старых осуществлялись в организме человека без какого-либо хирургического вмешательства, при помощи метаболических реакций и методов генной инженерии.

Значительным достижением в области моделирования человеческого организма стала разработка компьютерной модели, отображающей процесс развития человеческого зародыша. Данная модель охватывала период от момента слияния двух половых клеток до рождения жизнеспособного младенца, и отображала пошаговую последовательность отработки генетической программы, заложенной в оплодотворенной яйцеклетке, а также механизмы ее реализации. Модель была выполнена без излишней детализации, и содержала информацию о взаимосвязях и взаимном влиянии основных составляющих процесса, изложенную в виде причинно-следственных цепочек «ген – белок – признак» и «ген – белок – реакция». Более детальная информация, например, о пространственной структуре белковых молекул и тонкостях биохимических реакций отсутствовала.

Подобное упрощение позволило вычленить главное, существенное, оставив без внимания второстепенное, и тем самым способствовало формированию интерактивной модели, отображающей процесс развития человеческого зародыша. Упрощение компьютерной модели, при сохранении ее достоверности способствовало изложению ее в виде сложной математической функции. Заданная последовательность нуклеотидов, как набор исходных параметров, задавала индивидуальные признаки и особенности модели сформировавшегося человеческого организма, что и являлось основной задачей моделирования. Изменение исходных параметров приводило к формированию виртуального человеческого организма с измененными признаками. Данная модель являлась полезным и необходимым инструментом для изучения механизмов реализации генетической информации. Поскольку количество расшифрованных геномов человека достигло уже ста тысяч, то материал для улучшения и совершенствования компьютерной модели имелся в достаточном количестве. Действительно, при доводке модели ученые брали в качестве поверочных исходных данных расшифрованные геномы людей, что давало возможность сравнить конечные результаты компьютерного моделирования с реальным набором признаков. Работа модели в интерактивном режиме, при которой индивидуальные особенности генома человека на глазах превращались в видимые признаки, давала хорошую возможность для изучения причинно-следственных взаимосвязей, корреляций и отношений более сложного порядка в организме человека.

Кроме базы данных расшифрованных геномов человека, существовала еще более ценная информация – расшифрованные последовательности нуклеотидов в оплодотворенных яйцеклетках и в клетках зародышей разных этапов развития, из которых должны были родиться близнецы. Ценность ее была обусловлена тем, что организмы близнецов в своем развитии следовали одной и той же генетической программе, и любые данные, зафиксировавшие состояние прерванной программы у одного из близнецов, являлись уникальным материалом для сравнительного анализа. Подобный материал, собранный по крупицам по всему миру, позволял с удивительной точностью настроить компьютерную модель, путем дублирования известных процессов реализации наследственной информации. Процесс развития жизнеспособного младенца из оплодотворенной яйцеклетки, при известных начальных и конечных параметрах мог идти только одним путем. Повторение этого пути в интерактивной модели и являлось фактом осознания правильности наших представлений о механизмах и принципах работы генома человека.

На этой же модели отрабатывались возможные варианты развития человеческого организма, за счет использования разнообразных естественных последовательностей нуклеотидов. Результаты моделирования показали, что замена значительного числа генов в оплодотворенной яйцеклетке другими, имеющими, если можно так сказать, большую жизненную силу, теоретически возможна и должна привести к появлению на свет более жизнеспособного организма. Параллельно определялись критические границы параметров генома человека, при которых виртуальный новорожденный не являлся жизнеспособным. Эта работа проводилась с целью уточнения прежних представлений о пределах выживаемости людей с дефектными генами.

Наряду с изучением тайн генома человека ученые скрупулезно изучали процессы жизнедеятельности и жизнеобеспечения, свойственные различным видам земной фауны. Исследователи, изучающие метаболизм редких и сельскохозяйственных животных, организмов с выдающимися признаками, постоянно пополняли копилку знаний новой информацией. В ходе исследовательских работ были разработаны сотни локальных компьютерных моделей, отображающих отдельные метаболические процессы у некоторых видов животных, рыб, насекомых. Изучение тонкостей метаболизма животных имело большую практическую ценность для улучшения человеческого организма, поскольку для человека было весьма заманчиво приобрести некоторые способности и возможности, свойственные животным. На долгом пути эволюции белковые формы жизни, приспосабливаясь к меняющимся условиям существования, выработали множество оригинальных механизмов выживания. Представители земной биосферы, имеющие изначально единый генетический код, приобрели в ходе эволюции индивидуальные различия, которые позволили им занять природные ниши за счет узкой специализации. При этом сам генетический код не изменился, или иными словами, основа всей земной жизни осталась прежней. Сотни тысяч специализированных биохимических реакций и миллионы различных белков, которые являлись результатом эволюционного отбора и приспособляемости, были реализованы на единой базе универсального генетического кода.

Существование универсального генетического кода значительно облегчало задачу ученых. Можно было с уверенностью сказать, что улучшение человеческого организма до определенных пределов может быть осуществлено на основе генетического материала земных организмов, без применения искусственных генов. Эволюционные находки, позволившие жизни на Земле занять все природные ниши, являлись просто оптимальными комбинациями белковых молекул и биохимических реакций. Их массовое изучение позволило собрать необходимые данные и провести углубленный анализ, направленный на выявление закономерностей эволюции биологической жизни на Земле. Анализ привел к интересным выводам. Первым выводом являлось то, что количество видов животных организмов, которые могут быть реализованы на основе универсального генетического кода весьма велико, и многократно превышает число видов существующих на планете. Разнообразие организмов определяется комбинацией окружающих природных условий и естественными мутациями. Важным выводом стало понимание того, что на основе генома человека могут быть продублированы любые находки эволюции, реализованные в других организмах, то есть человек может быть улучшен за счет использования естественных генов, белков и биохимических реакций, присущих другим земным организмам. Третий вывод, касался безусловной связи природных условий планеты Земля с существующим генетическим кодом. Следствием из этого являлась необходимость изменения генетического кода человека при колонизации других планет с иными природными условиями, иным химическим составом.

В ходе анализа также был выделен прагеном – тот первоначальный набор генов, который в процессе эволюции породил существующее разнообразие жизненных форм на Земле. Аналитическая находка позволяла построить в скором будущем интерактивную компьютерную модель, отображающую процесс эволюции белковой жизни на нашей планете.

В это же время появились первые полноценные искусственные гены, разработанные для улучшения сельскохозяйственных растений и животных. Это не были искусственные аналоги природных генов, созданием которых ученые занимались при отработке технологий генной инженерии еще в начале двадцать первого века. Это были совершенно новые для земной биосферы гены, не имеющие аналогов в генотипах земных животных и растений. Уникальность этих биохимических конструкций, несущих в себе новые генетические программы для существующих организмов, заключалась в том, что они не только определяли новые признаки, но и гармонично вписывались в существующие метаболические процессы и генетические механизмы. Именно трудности при совмещении искусственных и естественных генов для своего преодоления потребовали более трех десятилетий напряженной работы специалистов многих наук. В конечном итоге ученым все же удалось имплантировать первый искусственный ген в ДНК животной клетки и вырастить жизнеспособный организм с новыми признаками. При этом побочные биохимические реакции и белковые взаимодействия отсутствовали.

Наиболее значимым, с практической точки зрения, событием стало создание искусственных генов для улучшения сельскохозяйственных растений, а именно позволяющих им осуществлять процесс фотосинтеза, используя инфракрасное (тепловое) излучение. Массовое использование улучшенных сельскохозяйственных растений расширяло область их распространения, вплоть до зон с температурой несколько градусов выше нуля по Цельсию и уменьшало сроки выращивания за счет беспрерывного процесса фотосинтеза. Улучшенные растения приобрели способность расти и плодоносить в абсолютной темноте, используя энергию теплового излучения окружающей среды, вплоть до температуры в несколько градусов выше нуля по Цельсию. Дальнейшее расширение температурного диапазона в область отрицательных температур, требовало разработки несуществующих в природе метаболических реакций, химических соединений и органических растворителей, заменяющих воду.

Было разработано и создано несколько видов искусственных генов для улучшения сельскохозяйственных животных. Применение таких искусственных генов усиливало какой-либо один полезный признак, присущий животному организму и ранее. Например, для животных, являющихся производителями пищевых продуктов, крайне желательным было укрепление существующей иммунной системы. Для этого были сконструированы искусственные гены, укрепляющие иммунную систему животных. На практике получалось, что улучшенное животное практически не болеет, не является носителем болезнетворных микробов и вирусов, не накапливает в своем организме тяжелые металлы и токсичные соединения. Подобные животные являлись предтечей продуцентов индивидуальных пищевых продуктов для улучшенных людей будущего.

Практическое применение искусственных генов потребовало разработки надежных защитных систем, препятствующих миграции этих генов из наследственного материала улучшенных организмов в геномы других животных и растений. Для этого были разработаны несколько способов. Основным являлся способ быстрого разрушения искусственных генов вне улучшенного организма. Искусственные гены, представляющие собой сложные химические соединения, проектировались таким образом, чтобы выполнять расчетные функции в узком диапазоне физических и химических параметров. Такие параметры существовали внутри клеток неповрежденных, здоровых тканей и органов. Именно в условиях внутриклеточной среды искусственные гены могли реализовывать свои программы. Любое отклонение параметров от оптимальных условий внутриклеточной среды, в том числе и выход искусственных генов в окружающую среду, автоматически приводило к разрушению искусственного гена на составляющие, не несущие какой-либо наследственной информации и безвредных с точки зрения мутагенной активности. Таким образом, полностью исключалась возможность сохранения целостности и активности искусственных генов при малейших отклонениях параметров среды от оптимальных условий. Генетический искусственный материал задолго до момента, когда он мог сблизиться с генетическим природным материалом другого организма, просто переставал быть генетическим материалом и превращался в набор химических соединений.

Другим способом, препятствующим перемещению искусственных генов из организма в организм, являлось их заведомо усложненное устройство. Искусственные гены, которые фактически являлись участками молекулы ДНК, кроме естественных чередующихся элементов (остатка фосфорной кислоты и дезоксирибозы) содержали в себе дополнительные химические соединения в больших количествах. Такие соединения выполняли функции контролирующих систем, препятствующих считыванию наследственной информации чуждыми данному организму механизмами. На практике это означало то, что если искусственный ген каким-то образом попадет в чужой геном и даже займет свое место в молекуле ДНК другого организма, то наследственная и рабочая информация, записанная в искусственном гене, не сможет быть прочитана и реализована. Считывание информации с молекулы ДНК, осуществляемое сложными молекулами, при их первом контакте с контролирующими системами искусственных генов будет прервано, а искусственные гены превратятся в инертное химическое соединение, не несущее наследственной информации. Недостатком этого способа являлась необходимость использования одновременно с искусственными генами сложных искусственных молекул, считывающих информацию с молекулы ДНК

Применение искусственных генов для улучшения животных и растений являлось сложным и многоаспектным процессом. Гораздо проще обстояло дело с улучшением микроорганизмов путем введения в их генетический аппарат искусственных генов. Благодаря своему более простому строению в сравнении с животными или растительными организмами, и почти мгновенному результату, видимому спустя часы после начала эксперимента, микроорганизмы являлись оптимальными объектами для отработки генетических теорий. Большинство искусственных генов вводилось в микроорганизмы именно в научных целях. Однако и сами микроорганизмы, составляющие существенную долю земной биосферы и выполняющие множество полезных функций в промышленности и сельском хозяйстве планеты, являлись важными объектами для улучшения.

Научные исследования в микробиологии привели к появлению вначале единиц, а позже и сотен видов микроорганизмов, улучшенных естественными генами. Практически не существовало области хозяйственной деятельности, в которой микроорганизмы не играли бы значительную роль. Например, в сельском хозяйстве улучшенные микроорганизмы возрождали плодородие почв, оптимизируя их структуру и химический состав, накапливали воду и микроэлементы в удобной для использования высшими растениями форме, уничтожали патогенную микрофлору, извлекали из окружающей среды минеральные удобрения, самостоятельно производили удобрения органические. Многие виды почвенных улучшенных микроорганизмов применялись для выполнения экологических программ. Их функция заключалась в ускоренном разложении на безопасные составляющие органических и неорганических соединений, в том числе токсинов, пестицидов, угарного газа, окислов азота и т.п. Большое разнообразие почв и природных условий, существующее на Земле, требовало большого разнообразия микроорганизмов, предназначенных для улучшения различных типов почв и формирования оптимального химического окружения при выращивании полезных растений.

Огромное количество задач, решаемых посредством использования улучшенных и искусственных микроорганизмов, требовало создания все новых и новых их видов. Например, энергоемкие и затратные технологии добычи полезных ископаемых могли быть с успехом заменены биотехнологиями, основанными на применении специализированных микроорганизмов. Такие микроорганизмы были созданы. Объединенные в обширные колонии, они успешно извлекали оксиды и соли металлов непосредственно из измельченной руды, а также из минерализованных подземных вод, жидких промышленных отходов и морской воды. Извлекающие фабрики перерабатывали минеральное сырье, в качестве которого выступали микроорганизмы, выполнившие свои функции по накоплению в себе полезных ископаемых. Иными словами произошел значительный технологический прорыв в направлении идеальных технологий добычи полезных ископаемых. Процесс добычи полезных ископаемых теперь осуществлялся менее затратным способом, путем переработки возобновляемых природных ресурсов, при минимальном участии человека и без экологических последствий для природного окружения.

Перспективным и интенсивно развивающимся направлением являлась разработка специализированных микроорганизмов для целей экологической очистки ранее загрязненных участков планеты. За годы неконтролируемого научно-технического прогресса человечество заплатило многочисленными свалками отходов, отвалами отработанных шахт и карьеров, отравленными водоемами и загрязненной почвой. Масштабы техногенных загрязнений были настолько велики, что для их полной ликвидации требовалось изменить структуру мирового хозяйства, вплоть до создания специализированных отраслей, если подходить к решению проблемы загрязнения окружающей среды традиционными способами. Однако та же задача могла быть решена при помощи специализированных микроорганизмов, разрушающих накопившиеся химические соединения на безопасные для окружающей среды составляющие.

Более перспективным способом ликвидации техногенных загрязнений являлось избирательное извлечение из мест накоплений вредных и опасных химических соединений при помощи искусственных микроорганизмов. После такого биологического извлечения концентрированные химические соединения использовались как ценное вторичное сырье. Поскольку промышленные и бытовые свалки содержали множество различных химических веществ, то для эффективной переработки их содержимого требовались целые сообщества микроорганизмов, насчитывающие сотни различных видов микробов. Места захоронения отходов, заселенные различными видами улучшенных и искусственных микроорганизмов, по сути, являлись смешанными биоценозами, в которых соседствовали естественные и искусственные организмы. Еще их можно было назвать химико-биологическими реакторами, в которых одновременно происходили химические и метаболические реакции. Разнообразие химических соединений, содержащихся в местах захоронения отходов, а также возможность осуществления неконтролируемых химических реакций, увеличивали вероятность возникновения новых видов и штаммов микроорганизмов, которые могли быть опасными для людей. Поэтому, при конструировании искусственных микроорганизмов для обезвреживания отходов особое внимание уделялось защите искусственного наследственного материала от самопроизвольного распространения и ограничению срока существования специализированных микроорганизмов.

Для этого применялся позаимствованный у Природы принцип, согласно которому продолжительность существования и функционирования клетки определялась фиксированным количеством клеточных делений. Биотехнологи, производившие посев микроорганизмов в местах захоронения отходов с математической точностью могли рассчитать, какое их количество требовалась для выполнения поставленной задачи по обезвреживанию вредных и опасных химических веществ, и в какие сроки будет выполнена эта работа. В свою очередь генные инженеры проектировали и выращивали требуемое сообщество микроорганизмов, имеющих запрограммированный срок существования. После выполнения поставленной задачи все используемые микроорганизмы погибали, а генетический материал распадался на безопасные составляющие в момент гибели организма носителя.

Интенсивно развивались исследования, направленные на разработку новых пищевых продуктов. При этом особое внимание уделялось созданию пищевых продуктов, имеющих положительные дополнительные качества, а также продуктов индивидуального назначения. И если второе направление оставалось все еще делом ближайшего будущего, то новые пищевые продукты с дополнительными качествами могли кардинально повлиять на медицину и фармацевтику уже сегодня. Во всем мире завоевывала популярность новая концепция оздоровления и лечения человека, посредством пищевых продуктов с дополнительными качествами.

Действительно, для поддержания процессов жизнедеятельности человеку требуется несколько раз в сутки вводить в организм питательные вещества. Для профилактики и оздоровления своего организма, поддержания метаболических процессов на оптимальном уровне человеку также необходимо потреблять определенные химические соединения. И в том и в другом случае человеческий организм нуждается в поступлении химических соединений для поддержания на должном уровне процессов жизнеобеспечения. Сам собой напрашивался вывод, о необходимости объединить химические соединения различного назначения воедино, в приятную и привычную форму пищевых продуктов, способных обеспечить организм человека одновременно питательными веществами и лекарственными препаратами. Значительная часть лекарственных препаратов, конечно же, имела профилактическое назначение, и препятствовала множеству заболеваний и старению организма.

При всей своей естественности (множество пищевых продуктов изначально обладают профилактическими и лечебными свойствами) и кажущейся простоте, данная концепция затрагивала развитие многих научных направлений. Чтобы объединить вместе пищу и лекарство, сохранив при этом приятный вкус нового продукта и полезные свойства его составляющих, можно было пойти по пути изолирования лекарства от вкусовых рецепторов человека на период приема пищи. Этот вариант употребления в пищу продуктов с незаметными для потребителя лекарственными добавками, не являлся новшеством, и мало чем отличался от традиционного раздельного приема пищи и лекарств. Более естественным и перспективным являлся способ, когда пища приготавливалась из продуктов естественного происхождения, имеющих в своем составе кроме традиционных белков, жиров и углеводов дополнительные профилактические и лечебные вещества. Для этого требовалось создать генетически модифицированные растительные и животные организмы, продуцирующие такие профилактические и лечебные средства. При этом следовало помнить, что главной задачей является производство пищевых продуктов, а не конструирование биологических реакторов для производства фармацевтических препаратов. Традиционное питание человека основывалось на потреблении разнообразных пищевых продуктов, к тому же перечень профилактических и лекарственных веществ, необходимых человеку в разные периоды жизни, был весьма значительным. Поэтому, для выполнения поставленной задачи требовалось сконструировать и создать более ста видов модифицированных генетически, в том числе и искусственными генами, растительных и животных организмов, способных удовлетворить потребности общества в новых пищевых продуктах. Создание такого количества сложных организмов с искусственными генами, причем способных размножаться, было задачей, находящейся за границей возможностей существующих технологий. Поэтому многие теоретические разработки, касающиеся совместного биологического синтеза питательных, энергетических, лекарственных и биологически активных веществ, а также конструкции искусственных генов, программирующих подобный синтез, на данном этапе развития технологий существовали в основном в виде компьютерных моделей.

Зато были реализованы на практике некоторые блестящие теоретические разработки биологически активных препаратов, производимых генетически модифицированными растительными организмами. Для этого геном растений был модифицирован естественными генами традиционных продуцентов биологически активных препаратов, таких как женьшень, лимонник, золотой корень и др.

Достижения во многих отраслях науки и техники создали предпосылки для практического улучшения человека. На общем фоне повсеместного использования организмов, модифицированных искусственными генами, вопросы улучшения человека казались всего лишь делом времени. Строго говоря, процесс улучшения человеческого организма осуществлялся уже несколько десятилетий. Первыми шагами в этом направлении стали операции по исправлению дефектных генов, производимые при лечении наследственных заболеваний. Именно на этом опытном материале были отработаны методы избирательного воздействия на определенные гены непосредственно в живых клетках человеческого организма. К числу подобных методов воздействия относились замена, угнетение и активирование отдельных генов и групп генов. Полученные знания позже были применены в технологиях увеличения продолжительности человеческой жизни путем восстановления функций желез внутренней секреции, а также для восстановления функций других жизненно важных органов непосредственно в организме человека. Накопленная информация использовалась также при разработке технологий контролируемого выращивания органов вне человеческого организма.

Все прежние попытки улучшения человека были направлены на улучшение организма конкретного индивидуума. В четвертом десятилетии появились технические возможности для улучшения человека как вида, с последующим наследованием улучшенных признаков. Новые технологии базировались на полной изученности механизмов реализации и наследования генетической информации. Стала технически осуществимой массовая замена генов, как в половых клетках человека, так и в оплодотворенной яйцеклетке. Подобная замена была возможна как для отдельных генов, так и для целых групп генов. Если говорить упрощенно, технологии улучшения человеческого генома базировались на простой замене стандартных природных генов на другие. Задолго до того как используемые гены извлекались из хранилищ для практического применения, их поведение в процессах реализации наследственной информации и ожидаемый результат применения моделировались на соответствующих уровнях ЕПВМ. При всех сложностях, сопутствующих массовой замене генов, вероятность положительного результата при существенном изменении генома человека, оставалась высокой и достигала девяноста процентов.

Начало практического улучшения человека как вида открывало для нового поколения ошеломляющие перспективы. Лучшее из генофонда человечества, отобранное эволюцией за миллионы лет и рассыпанное по расам, народностям и отдельным людям теперь стало возможным собрать воедино и наградить этим ценным даром каждого новорожденного. Естественно, подбирая подходящие эталонные признаки, родители будущего ребенка реализовывали собственные желания и предпочтения. С точки зрения дальнейшей эволюции земной цивилизации генофонд человечества должен будет качественно улучшиться в ближайшие десятилетия. Даже без применения искусственных генов произойдет увеличение срока жизни, укрепление здоровья, увеличение интеллектуального и физического потенциала человека. Существовали некоторые опасения по поводу похожести улучшенных людей, но они быстро рассеялись после проведения серьезных социологических исследований. Различия в индивидуальном понимании критериев красоты, здоровья, интеллекта, нравственных и моральных качеств, неизбежно приведут к появлению на свет непохожих индивидуумов. Устранение существующих ранее этических и технических препятствий на пути улучшения человека как вида, привело к появлению на свет в конце четвертого десятилетия нескольких тысяч младенцев, имеющих улучшенный, а в ряде случаев и эталонный набор генов. И это стало началом процесса совершенствования человека как вида.

И если официальная видимая часть экспериментов на геноме человека, включая рождение улучшенных младенцев, производилась с одобрения общества и несла в себе созидательные черты, то параллельно набирала обороты практика тайного улучшения человеческого генома с далеко не благими намерениями.

Государство как надобщественная структура, во многом поступающая не по законам морали и нравственности, а по первобытным законам джунглей, в лице спецслужб приступило к выращиванию улучшенных агентов, солдат, узкоспециализированных профессионалов. И этот процесс осуществлялся во многих странах мира, большинство из которых принято было называть развитыми. В этих странах в засекреченных лабораториях и научных центрах создавались совершенные биологические машины для специальных операций на основе человеческого организма. Сейчас они имели облик безобидных младенцев, которые в недалеком будущем превратятся в безжалостных и лишенных сомнений профессионалов специальных подразделений. Очевидно, что предпочтения при отборе качеств и признаков для улучшенных солдат, были несколько иными, чем при отборе качеств и признаков для своих детей, производимом родителями. Официальная наука не использовала пока еще для улучшения людей искусственные гены, частично из опасения получить кошмарный результат, и тем самым приостановить в целом прогрессивный процесс улучшения человека, частично из этических побуждений. Несмотря на то, что при испытаниях искусственных генов, в том числе пригодных для улучшения человеческого организма, были получены обнадеживающие результаты, специалистов, призывающих опробовать их на себе и на своих детях, практически не встречалось.

В то же время не отягощенные требованиями морали исследователи, в тайных научных лабораториях применяли полученные результаты без каких-либо ограничений, выполняя заказ на создание специализированного человеческого организма, имеющего гипертрофированные возможности. В тех странах мира, где в тайне создавался модифицированный искусственными генами человеческий организм, суммарно за десятилетие было реализовано около сотни таких попыток. Не все попытки выращивания модифицированного человеческого организма были неудачными. К концу десятилетия в мире уже насчитывалось до двух десятков детей, чьи метаболические реакции отличались от реакций обычного человека, и были запрограммированы искусственными генами. Необходимыми качествами, которыми должен был обладать улучшенный искусственными генами человеческий организм, с точки зрения военных и спецслужб, была повышенная устойчивость к воздействию высокой радиации, отравляющих веществ, биологического оружия, а также способность функционировать с большими физическими повреждениями.

Строго говоря, обладание подобными признаками было желательным для любого человека в обыденной жизни, особенно для специалистов многих опасных профессий, поскольку значительно увеличивало жизнестойкость индивидуума. Основным препятствием для интенсификации процесса улучшения человеческого организма за счет применения искусственных генов являлась неизбежное изменение внешнего вида и внутреннего строения человека.

Отношение человека к действительности изначально является консервативным, привычное окружение кажется ему оптимальным состоянием, а революционные изменения преждевременными и излишними. В этом есть великий смысл, направленный на сохранение достигнутого на пути эволюции. Отношение к действительности всего общества консервативно вдвойне. Отсюда постоянное противоречие между существующими возможностями науки и отношением общества к их практической реализации. В конечном итоге многие из предлагаемых учеными вариантов осуществляются, но с задержкой в десятки лет. Процесс этот объективный и определен темпами изменения этических и моральных воззрений всего общества.

В целом улучшение человека естественными генами воспринималось обществом благоприятно, хотя во многом эта терпимость основывалась на неизменности внешнего вида и внутреннего строения человеческого организма. Применение искусственных генов для улучшения людей неизбежно должно было привести к изменению внешнего вида и внутреннего устройства человека, что являлось непривычным и пока еще неприемлемым с точки зрения традиционной морали и этики. Это являлось основной причиной приостановки процесса улучшения человеческого генома искусственными генами.

При всей своей несовместимости с этическими и моральными нормами общества, тайная практика улучшения людей имела также и положительную сторону, заключавшуюся в получении новых знаний, которые невозможно было получить другими способами. Ученых, которые проводили тайные опыты по изменению генома человека путем внедрения искусственных генов, и осуществляли на практике выращивание улучшенных людей, ожидало всеобщее осуждение и негодование, а знания, полученные ими, вызывали уважение профессионалов.

По большому счету начинался новый этап в развитии цивилизации, на протяжении которого существующее человеческое общество будет преобразовано в общество, объединяющее различные биологические носители человеческого интеллекта. Те тысячи младенцев, которые получили в наследство от цивилизации максимальные возможности и улучшенный (порой даже эталонный) геном, получили также возможность жить на гораздо более насыщенном энергетическом уровне, что предопределяло боле высокий уровень мышления и творчества, и последующее изменение этики и морали. Даже без профилактического вмешательства в организм, срок их жизни прогнозировался в 120-150 лет с продолжительностью активной работоспособной фазы около ста лет. Продолжительность жизненного срока и постоянное нахождение в обществе себе подобных, будут способствовать личностному росту индивидуума до состояния мудрости, что само по себе является достаточным условием для избежания трагических ошибок и непредвиденных опасностей в процессе эволюции человеческого общества.

Диапазон возможных переделок человеческого организма был широк – от улучшения существующих органов до выращивания новых, от корректировки некоторых метаболических реакций до создания практически бессмертного организма, основанного на небелковом метаболизме. Самое серьезное внимание уделялось вопросам улучшения организма уже живущих людей учетом различий в возрасте, индивидуальных особенностей организма, привычек и профессиональных требований. Выращивание улучшенного человека посредством введения искусственных генов в ДНК половых клеток, являлось делом, требующим больших познаний и относительно несложных технологий, поскольку при таком подходе подавляющая часть работы выполнялась присущими человеку природными механизмами. А вот улучшение сформировавшегося человеческого организма, состоящего из миллиардов и миллиардов дифференцированных клеток, являлось делом на порядки более сложным. Технологии восстановления утраченных функций изношенных органов и тканей непосредственно в живом организме, основанные на целевой доставке нормализующих работу генов препаратов одновременно во множество клеток, могли восстановить клеточную деятельность и вдохнуть новую жизнь в старые органы. Добавить новые функции или кардинально изменить существующие функции не представлялось возможным. Дифференцированная клетка теряла навсегда ту гибкость и переналаживаемость, которые были присущи ей на ранних стадиях развития. Иными словами, изменить свою специализацию в функционирующем организме и начать выполнять новые функции дифференцированная клетка не была способна, в отличие от имеющихся в каждом организме зародышевых клеток.

Поэтому, медики и геронтологи практиковали иной подход. Из взятой у взрослого человека зародышевой клетки выращивался вне организма новый орган, который затем пересаживался больному, заменяя поврежденный или утративший свои функции орган. На первой стадии процесса выращивания нового органа генетический материал зародышевой клетки улучшался путем добавления эталонных генов и изъятия генов неоптимальных. Дальнейшее выращивание целостного органа велось в соответствии с отработанными за десятилетия технологиями. Такой подход позволял заменять в организме взрослого человека отдельные органы, утратившие свои функции, на новые улучшенные органы, способные эффективно выполнять возложенные на них задачи. Замена одного или нескольких слабых звеньев в цепи сложных иерархических взаимоотношений человеческого организма, на более крепкие, оптимально функционирующие звенья, порождала стойкий нормализующий эффект во всем организме. Остальные органы и системы человеческого организма в короткий срок улучшали и частично восстанавливали свои функции, словно равняясь на появившегося лидера.

При улучшении организма взрослого человека на практике достаточно часто появлялась возможность восстановления функций изношенных органов и тканей без их замены. Иногда достаточно было массированного воздействия на специализированные клетки одного вида, выполняющие узкие функции, например производящие какой-либо гормон, фермент и т.п. При таком воздействии осуществлялась замена естественных генов, ответственных за синтез конкретного гормона, фермента или другого вещества, на эталонные гены, причем сразу во всех специализированных клетках. Подобные операции осуществлялись при помощи средств целевой доставки нового поколения. При этом эталонные гены доставлялись непосредственно к участку ДНК, содержащему дефектные гены, требующие замены. Для обеспечения медицинских учреждений средствами целевой доставки, в том числе и по индивидуальным заказам, работала целая индустрия по их производству, представленная сотнями специализированных предприятий.

В рассматриваемый период времени уже существовала обширная база данных компьютерных моделей химических соединений. Количество таких моделей приближалось к десяти миллионам, и хотя это была капля в море по сравнению с числом возможных соединений химических элементов, важнейшие компоненты белковой жизни и земных технологий в основном уже были представлены компьютерными моделями. База данных включала в себя, кроме всего прочего, около двух миллионов компьютерных моделей белковых соединений, представленных в ЕПВМ отдельным уровнем. Компьютерные модели химических соединений разрабатывались по единым стандартам и представляли собой пространственное распределение вещества и энергии атомов и молекул, изложенное максимально точно исходя из законов физики. Единые стандарты описания химических соединений в виде индивидуальных пространственных распределений вещества и энергии, определяющих химические свойства вещества, позволили свести расчет продуктов химических реакций к решению математических уравнений. Решением системы уравнений, сложность и количество которых задавались числом атомов в исходных химических соединениях, являлось результирующее распределение в пространстве вещества и энергии, представляющее собой не что иное, как математическое описание нового химического соединения. Основываясь на единых стандартах, компьютерные программы в автоматическом режиме, денно и нощно, анализировали возможные сочетания имеющихся компьютерных моделей, строили модели новых химических соединений, систематизировали их по разнообразным признакам и критериям, и извещали специалистов химиков о самых интересных находках.

В дальнейшем систематизированные химические соединения, вернее их компьютерные модели скрупулезно изучались, уточнялась их пространственная структура и зависимость свойств от физико-химических параметров среды. В случае проявления интереса к новому химическому соединению и после уточнения свойств этого соединения на компьютерной модели, разрабатывался технологический процесс его получения в материальном вещественном виде. После фактического получения нового соединения, дальнейшие исследования проводились на объектах живой природы, с целью исключить неблагоприятное воздействие на биосферу планеты. Ежегодно создавались миллионы новых химических соединений, поэтому вопросы биологической безопасности стали еще более актуальными, и требовали как никогда, скрупулезных сплошных исследований всех новых химических соединений.

Благодаря интенсивному использованию базы данных удалось на новый уровень поднять технологии проектирования химических соединений с заданными свойствами. Во-первых, в базе данных химических соединений была осуществлена систематизация молекул по их свойствам, что позволило не конструировать вслепую новые химические соединения, а брать за основу уже существующие и апробированные. Во-вторых, новое программное обеспечение позволяло под заданные свойства химических соединений рассчитать пространственное распределение вещества и энергии проектируемой молекулы. Тем самым задача проектирования приобретала математический характер. В уже рассчитанную вещественно-энергетическую оболочку неизвестной молекулы требовалось вписать саму неизвестного строения и состава молекулу, которая являлась бы генератором такой вещественно-энергетической оболочки. Подобный подход являлся универсальным как для конструирования молекул неорганических соединений, так и для конструирования белковых молекул. Единственное отличие заключалось в увеличенных сроках, необходимых для расчета компьютерных моделей белковых молекул, по сравнению с конструированием относительно несложных неорганических молекул.

Интенсивное развитие технологий виртуального конструирования веществ с заданными свойствами возродило понятие молекулярного дизайна. Под этим термином понималась окончательная доводка пространственной структуры конструируемой молекулы до состояния, по максимуму обеспечивающего заданные свойства. При подобной доводке учитывались законы неопределенности микромира, квантовые эффекты и другие физические эффекты. К тому же одинаковая вещественно-энергетическая оболочка могла быть создана молекулами различных химических соединений, и наоборот множество вещественно-энергетических оболочек могли быть реализованы пространственными изменениями в расположении частей сложной молекулы, имеющей много степеней свободы. Все эти тонкости учитывались специалистами по молекулярному дизайну, которые дорабатывали молекулу химического соединения до наилучшего соответствия заданным свойствам. Можно было сказать, что при помощи программного обеспечения осуществлялся укрупненный предварительный отбор молекул претендентов, а дальнейшее совершенствование спроектированной молекулы производилось молекулярными дизайнерами на основе расчета, опыта и интуиции.

Проектирование химических соединений с заданными свойствами рано или поздно должно завершиться созданием моделей всех потенциально реализуемых химических соединений. На этом пути ученых ожидали удивительные открытия, и многие из них были сделаны в четвертом десятилетии. В частности были пересмотрены сложившиеся взгляды на молекулы, имеющие сверхсложное строение, как на нестабильные короткоживущие химические соединения. Изменилось также представление о белковой жизни, как о форме организации материи, оптимальной для существующих природных условий Земли. Теоретические расчеты показали, что существует обширный класс сверхсложных молекул, обладающих уникальной стабильностью, великолепно защищенных от энергетических воздействий, благодаря высоким энергоаккумулирующим свойствам. Подобные молекулы были на два-три порядка более сложными, чем любые из известных белковых молекул. Благодаря уникальности своих свойств они являлись наиболее подходящими кандидатами для осуществления многоступенчатых процессов синтеза, или иными словами хорошей основой для конструирования искусственных форм жизни. К тому же они могли использоваться для записи и хранения больших объемов информации, в том числе для хранения и передачи наследственной информации. Потенциально возможные формы искусственной жизни, основанные на новом классе сверхсложных молекул, могли использовать в качестве энергетического источника не только энергию химических связей вещества, но и энергию физических полей и излучений.

Продолжали совершенствоваться технологии молекулярной сборки вещества с заданными свойствами. Это выразилось в появлении множества специализированных технологий, ориентированных на производство больших количеств конструкционных, строительных, бытовых и специальных материалов. Расширение сферы применения материалов с улучшенными свойствами было стремительным, и к концу десятилетия подавляющее большинство ответственных узлов и комплектующих для промышленности, транспорта и быта, изготавливалось методом молекулярной сборки. Направлениями дальнейшего совершенствования применяемых в технике и технологиях материалов, являлись использование сверхчистых химических соединений с идеальной кристаллической структурой, использование сложных сплавов и композиционных смесей. Делом ближайшего будущего являлось производство структурированных материалов с разделенными функциями, своеобразных псевдоживых аналогов биологических тканей и органов, способных стать основой материалов нового поколения.

В технологиях молекулярной сборки традиционно применялись каталитические матрицы, успешно себя зарекомендовавшие. Независимо от того, из газовой, жидкостной фазы, или из расплава осуществлялось извлечение молекул химических соединений, технологии каталитических матриц во всех случаях имели общие черты. Структура и состав собираемого материала задавались строением и типом каталитической матрицы. Объемная структура собираемого вещества задавалась последовательностью применения и временем работы различных каталитических матриц. В каждый момент времени в зону сборки доставлялись необходимые компоненты и удалялись ставшие ненужными вещества.

В общем случае молекулярная сборка осуществлялась следующим образом. В некоей среде, содержащей необходимые для сборки компоненты и имеющей оптимальные физические параметры, устанавливалась каталитическая матрица (матрицы), способная перемещаться по заданной траектории над поверхностью сборки. Поверхность сборки представляла собой первый слой будущего материала, нанесенного на инертную подложку любым из известных способов и имеющего структуру, оптимальную для дальнейшего присоединения атомов и молекул. Суть технологии заключалась в том, что каталитическая матрица, приближаясь к поверхности сборки при наличии вблизи необходимых компонентов (атомов, ионов, молекул) извлекала нужный компонент из рабочей среды и присоединяла его к строго определенному месту в слое собираемого материала. Так, передвигаясь над поверхностью сборки по заданной траектории, каталитическая матрица осуществляла послойную сборку материала заданного состава. В случае, когда последующий слой вещества имел отличающийся от собранного слоя вещества химический состав или структуру, для его сборки использовалась другая, соответствующая новым требованиям каталитическая матрица. Замена одной каталитической матрицы на другую, производилась при абсолютно точном ее совмещении с опорными точками поверхности сборки.

Подобные технологии являлись универсальными и имели хорошие перспективы широкого применения. Теоретически методом молекулярной сборки можно было собрать вещество любой сложности, в том числе и вещество, повторяющее строение живой ткани. Однако данные технологии не могли быть применены для молекулярной сборки биологических живых тканей, поскольку единицей строения живых тканей являлась клетка - образование, которое нельзя охарактеризовать только пространственным расположением молекул и атомов вещества. Во всяком случае, это казалось невозможным при существующем уровне знаний и технологий.

На практике, многие элементарные акты присоединения молекул или атомов к сборочной поверхности не могли быть исполнены надлежащим образом. Причина заключалась в невозможности обеспечить эксклюзивное взаимодействие молекул и атомов из-за наличия разного рода помех, что отражалось на качестве собираемого вещества с заданными свойствами. Большинство таких помех устранялось при отладке технологического процесса. Однако некоторые из них носили фундаментальный характер и были обусловлены принципом неопределенности. Как следствие всегда существовала вероятность нарушения баланса энергий при осуществлении химической реакции. Это выражалось во внезапной потере или приобретении атомом или молекулой вещества некоторого количества энергии в локальном пространстве реакции. Как правило, такого количества энергии было достаточно для появления сбоев в процессе молекулярной сборки вещества. На макроуровне такие сбои выражались разбросом свойств отдельных атомов и молекул по сравнению с теоретическими данными.

В химии органического синтеза также во все больших масштабах применялась молекулярная сборка органических веществ, осуществляемая на каталитических матрицах. В основном новые технологии применялись для получения химических соединений повышенной чистоты, используемых в качестве сырья для дальнейшего синтеза. В некоторых случаях, например при синтезе полимеров с заданными свойствами, особое внимание уделялось формированию полимерных цепочек определенной структуры и строго определенному расположению сложных молекул в объеме вещества. Таким способом производили промышленные количества высококачественных катализаторов и ферментов. Использование сменных каталитических матриц позволяло в одних и тех же рабочих пространствах, на одном оборудовании осуществлять последовательную сборку различных органических соединений, при минимальных затратах энергетических и вещественных ресурсов. Технологии молекулярной сборки особенно эффективно работали при производстве органических соединений простого строения.

В короткие сроки на основе технологий молекулярной сборки был налажен промышленный выпуск аминокислот повышенной чистоты, которые применялись в пищевой промышленности, фармацевтике, сельском хозяйстве и многих других отраслях. Освоение молекулярной сборки аминокислот, в том числе и тех, которые не входили в состав земных организмов, дало импульс развитию и совершенствованию других новейших технологий. К их числу относились конструирование индивидуальных пищевых продуктов, создание новых белков для улучшения человеческого организма, создание сложных химических соединений, способных стать основой искусственной жизни, предназначенной для освоения планет Солнечной системы и дальнего космоса.

Все чаще задачи, которые человечество ставило перед собой, и которые традиционно решались в рамках отдельных научных дисциплин, требовали для своего решения участия множества наук, объединенных в единый инструмент. В особенности если речь шла о задачах, направленных на создание вещества с заданными свойствами. Исторически сложившееся деление вещества на живое и неживое обусловило возникновение и раздельное существование двух фундаментальных наук – химии и биологии. Бурное развитие генетики, одинаково эффективно использующей знания обеих дисциплин, показало, что химия и биология изучают единый процесс эволюции неживой материи к разумной материи, причем каждая из наук занимает свою нишу в процессе познания. Возможность виртуального конструирования сложных химических соединений с заданными свойствами окончательно стерла грань между объектами биологии (большими органическими молекулами) и объектами химии (молекулами разной степени сложности). Закончился процесс биологизации химии, на месте двух прежних наук возникла наука более высокого порядка, изучающая принципы и пути эволюции вещества, вооруженная смелыми теориями и новейшим инструментарием.

Одна из существующих смелых теорий утверждала, что в любую область пространства, в которой существует устойчивый круговорот вещества и энергии, может быть вписана последовательность химических реакций, образующих собственный цикл обмена веществом и энергией. Конечно, существовали известные физические ограничения, которые определялись минимальными количествами, концентрациями, энергиями и расстояниями. Эти ограничения не меняли сути, а только устанавливали границы применимости данной теории.

Другая теория допускала возможность создания последовательностей химических реакций, способных в окружающей среде, характеризующейся набором некоторых начальных параметров, запустить процесс эволюции окружающего вещества к более сложным формам организации материи. Важнейшим следствием этой теории являлась принципиальная возможность создания искусственной жизни и разума. Еще одним важным следствием был вывод о многообразии существующих жизненных форм во Вселенной. На практике это означало, что на некоторых небесных телах Солнечной системы можно запустить устойчивые последовательности химических реакций, не требующих дальнейшего вмешательства человека. С их помощью в близкой перспективе можно будет изменить природные условия на некоторых планетах, например состав атмосферы, минералогический состав поверхностных пород, температуру окружающей среды, а в далекой перспективе можно было ожидать зарождение новых жизненных форм и независимых эволюционных процессов.

Новые теории ускорили создание базы данных всех химических реакций, осуществленных экспериментально или рассчитанных теоретически на тот момент времени. Особое внимание уделялось химико-физическим параметрам окружающей среды, при которых рассматриваемые реакции протекали оптимальным образом. Классификация химических реакций по условиям их оптимального протекания и классификация потенциальных физических сред по возможности осуществления в них тех или иных реакций, позволили упростить конструирование устойчивых последовательностей химических реакций. Пользуясь классификаторами можно было продвигаться от заданных параметров окружающей среды к возможным химическим реакциям.

Расчеты, которые были произведены на реальном материале (задавались природные условия, существующие на Венере) привели к выявлению нескольких устойчивых последовательностей химических реакций, способных достаточно быстро изменить климат планеты. По одному из сценариев на поверхность планеты доставлялись сложные химические соединения, способные при высоких температурах и давлениях связывать углекислый газ атмосферы с химическими элементами, содержащимися в поверхностных породах. Эти сложные химические соединения кроме всего прочего могли самовоспроизводиться в течение длительного времени, используя для этого окружающие химические элементы и продукты химических реакций. Тем самым процесс связывания атмосферного углекислого газа приобретал длительный самоподдерживающийся характер. По второму сценарию в атмосфере планеты рассеивалось неорганическое вещество, способствующее образованию из углекислого газа неограниченно растущих углеродных волокон с выпадением их на поверхность Венеры. Осуществление на практике любого из вариантов позволяло уменьшить парниковый эффект за счет связывания углекислого газа атмосферы и снизить температуру поверхности планеты.

В контексте последних теоретических представлений, были рассчитаны некоторые низкотемпературные химические реакции, которые согласно прежним теориям не могли быть реализованы в принципе. В тех случаях, когда химическая реакция теоретически считалась нереализуемой из-за малой энергии химических связей в молекулах реагирующих соединений, источником недостающей энергии становились специализированные химические соединения. Такие соединения аккумулировали низкопотенциальную энергию окружающей среды и хранили ее в виде высокоэнергетических химических связей. Запас этой энергии мог расходоваться для осуществления синтеза химических соединений при низких температурах.

Новые возможности породили новые химические технологии, позволяющие синтезировать многие вещества при температурах более низких, чем в случае применения традиционных технологий. Правда, процесс синтеза стал прерывистым, так как включал в себя этап аккумулирования низкопотенциальной энергии и перевода ее в энергию высокоэнергетических химических связей, а также этап дальнейшего целевого использования. Нижняя граница температур, при которой теперь могли осуществляться многие реакции синтеза, понизилась до шестидесяти градусов ниже нуля по Цельсию, правда, при этом выход полезного продукта был небольшим. Тем не менее, осуществление химического синтеза при низких температурах, заставило по-другому взглянуть на традиционно холодные климатические зоны и высокогорья. Синтез питательных веществ, осуществляемый при низких температурах, мог привести к реализации многих фантастических планов, начиная от создания сельскохозяйственного производства в самых суровых местах Земли, и заканчивая конструированием сложных биоценозов для заселения Марса и некоторых спутников Юпитера.

Разработка новых технологий, основанных на оптимальных химических реакциях, способствовала закрытию больших химических производств. Для обеспечения выпуска химической продукции в необходимом количестве создавались небольшие экологически безопасные производства, приближенные к потребителю и выпускающие сразу нескольких видов химической продукции. Требования к производствам такого типа были самыми жесткими. Они должны были обладать самодостаточностью в плане обеспечения энергией и сырьем, не наносить вреда окружающей среде, в качестве отходов основного производства продуцировать только полезные или нейтральные химические соединения. Многие химические продукты массового спроса можно было производить из ресурсов, доступных в любом месте планеты. Усилия инженеров и технологов были направлены на разработку и создание малых химических производств различной специализации. Создание таких производств кардинально решало проблему химического и теплового загрязнения окружающей среды.

Некоторые химические продукты производились на основе сложных химических соединений, производство которых само по себе являлось сложной задачей. В таких случаях определяющим фактором при выборе места для малого химического производства становилась близость к производителю сырьевых ресурсов. Многие из больших химических производств располагались вблизи природных источников сырья, что приводило к экологическому ущербу для данной местности. Чтобы в принципе устранить угрозу экологического загрязнения в местах добычи ресурсов требовалось найти другой их источник. На эту роль наилучшим образом подходил мировой океан, с его неистощимыми и возобновляемыми запасами химического сырья. Наличие в водах мирового океана практически всех химических элементов позволяло осуществить в теории синтез любого химического соединения. К этому времени значительно усовершенствовались технологии селективного извлечения химических соединений из водных растворов, которые являлись важной составляющей производства химических продуктов.

Инженерные возможности цивилизации были очень велики. Человечеству вполне по силам было в небольшие сроки построить химические производства, способные успешно функционировать как на поверхности воды, так и в ее толще, вплоть до больших глубин. Собственно говоря, такие производства начали строиться сразу в нескольких странах. Энергетические потребности таких производств, как предполагалось, будут покрываться за счет энергии окружающей среды, солнечной энергии, энергии сгорания водорода. Ученые и технологи произвели выборку технологических процессов и химических реакций, подходящих для реализации в условиях мирового океана. Достаточно быстро были разработаны несколько десятков приемлемых для этих условий техпроцессов, получены первые опытные химические продукты. Детальный анализ всех аспектов производства химических продуктов в водах мирового океана, позволил выделить одно важное преимущество. Для осуществления химических реакций, требующих больших давлений, можно было просто погрузить все производство на соответствующую глубину, а не затрачивать дополнительную энергию на создание и поддержание нужного давления техническими средствами. Подобным образом можно было регулировать рабочее давление в широком диапазоне, от единиц до многих сотен атмосфер. Такая возможность, дарованная природой, и взятая на вооружение человеком обещала значительный экономический эффект.

Пока ученые и инженеры детально прорабатывали все аспекты массового переноса химических производств в мировой океан, уже работающие технологии по извлечению химических элементов и их соединений из морской воды достигли совершенства. Речь пока не шла о технологиях комплексного извлечения химического сырья из морской воды, а только о выделении из нее определенных химических элементов. Такая задача решалась как при помощи специальных химических соединений, селективно связывающих определенные химические элементы, так и применением искусственных микроорганизмов и водорослей, избирательно накапливающих в себе химические элементы и их соединения. По объему извлечения некоторых химических элементов новые технологии вышли на первое место в мире среди других технологий добычи. Отчетливо прослеживалась тенденция извлечения все большего разнообразия химических элементов из морской воды. Эта тенденция сопровождалась массовым перемещением предприятий химического профиля в мировой океан.

Совершенствование технологий избирательного извлечения химических соединений из морской воды дало импульс развития технологиям глубокой очистки жидких бытовых и промышленных отходов. Теоретический фундамент в обоих случаях был одним и тем же, практически одинаковым было и применяемое оборудование. По сути, это были две стороны одного и того же процесса. Правда, в случае очистки жидких отходов требовалось решать более сложные задачи, и связано это было с большим разнообразием химического состава жидких отходов. Для извлечения полезных химических продуктов из жидких отходов разрабатывались последовательности химических реакций и конструировались химические соединения, способные работать в жестких условиях. Параллельно решались и задачи утилизации сопутствующих веществ. Для этого использовались различные химические реакции, в одних случаях ориентированные на связывание молекул, в других случаях на разрушение молекул, либо их окисление. Если предусматривалась полная утилизация всех компонентов, присутствующих в жидких отходах, то последовательными химическими реакциями они разлагались в конечном итоге на простые составляющие.

Важную роль в технологиях утилизации играли генетически измененные простейшие организмы, а также специально разработанные микроорганизмы. Искусственные микроорганизмы могли одновременно утилизировать несколько различных химических соединений. Тысячи бытовых и промышленных свалок во всем мире были засеяны искусственными и модифицированными микроорганизмами, созданными для обезвреживания определенной группы химических соединений. Спустя месяцы часть отходов превращалась в простые, не несущие угрозы для человека вещества. После нового обследования и определения структуры и состава измененных отходов, для дальнейшего обезвреживания применялись новые культуры микроорганизмов. В сложных случаях при наличии радиоактивных или сильно токсичных загрязнений применялись молекулярные роботы. Эти механизмы имели исполнительные органы, обладающие каталитическим или сорбционным избирательным действием. После выполнения своей задачи молекулярные роботы могли быть легко собраны для дальнейшей утилизации, либо разрушены естественными природными условиями.

Фундаментальной чертой человека во все времена являлось вначале неосознанное, инстинктивное, а затем и сознательное стремление к личной свободе и независимости. Эта определяющая черта человеческой психологии в ходе эволюции земной цивилизации существенно влияла на развитие науки и техники. Соответственно, достижения науки и техники в первую очередь были ориентированы на удовлетворение именно этой потребности человека. Плоды научно-технического прогресса давали каждому человеку в отдельности и всему обществу в целом возможность обрести определенную материальную, информационную и энергетическую независимость. В рассматриваемый период времени удовлетворение потребностей человечества стало основной задачей научно-технического прогресса. Частный капитал не остался в стороне от этого процесса, и инвестировал крупные денежные средства в те отрасли науки и производства, которые разрабатывали технологии автономного и независимого существования отдельных индивидуумов и социальных групп. Одной из основных областей инвестирования стало создание автономных энергетических источников, способных использовать энергию окружающей среды. При этом активно использовались достижения в областях химического конструирования, генной инженерии и технологий молекулярной сборки.

Успешное применение на практике сложных молекул и искусственных микроорганизмов с заданными свойствами, способствовало разработке новых типов автономных энергетических установок различной мощности. В качестве внешнего источника энергии эти установки могли использовать тепло окружающей среды, энергию химических связей вещества, а также энергию физических полей. Специально созданные химические соединения позволяли устойчиво осуществлять около двух десятков энергоаккумулирующих реакций, при которых поглощалась низкопотенциальная тепловая энергия окружающей среды, различные излучения малой интенсивности, а также использовалась энергия химических связей окружающих веществ. Под конкретные условия эксплуатации рассчитывалась индивидуальная энергоустановка, которая комплектовалась рабочим веществом (это могла быть колония специально выращенных микроорганизмов либо упорядоченное пространство молекул с заданными свойствами). Возможность индивидуального подбора специальных химических соединений способствовала реализации оптимальных с точки зрения экономики и экологии энергетических преобразований природных ресурсов в форму, удобную для дальнейшего использования. Рассмотрим несколько примеров удачного преобразования природных энергоресурсов в электрическую энергию в местах проживания человека.

Фермерские хозяйства приобрели энергетическую независимость и автономность после создания совершенных реакторов, преобразующих энергию химических связей любых органических веществ в энергию химических связей метана и водорода. Дальнейшее преобразование горючих газов в электрическую или тепловую энергию осуществлялось по мере надобности. Используемые реакторы представляли собой закрытые емкости, заселенные колониями искусственных и генетически модифицированных микроорганизмов. В реакторах такого типа можно было перерабатывать любое органическое вещество. Для снабжения электроэнергией приморских и морских фермерских хозяйств, использовалась разница температур воды и воздуха, перепад концентраций химических соединений в воде и в энергоустановке, а также превращение морской биомассы в горючие газы. Особо эффективными являлись энергоустановки, в которых параллельно использовались физические эффекты, технические достижения, искусственные химические соединения и искусственные микроорганизмы. Энергоустановки производили чистую электроэнергию, избыток которой использовался для производства водорода и других энергоаккумулирующих соединений про запас.

К концу десятилетия пришло полное понимание принципов и механизмов работы человеческого мозга. Недостающая информация была получена после анализа данных, собранных молекулярными роботами при изучении человеческого мозга. Миллиарды чисел, отображающих различные параметры человеческого мозга, их взаимосвязи между собой, зависимость от внешних воздействий, были сведены в единую непротиворечивую модель, объясняющую устройство и механизмы работы мозга человека. Во многих научных учреждениях мира были разработаны и построены общим числом более сотни компьютерных моделей, с той, либо иной степенью точности отображающие работу различных отделов человеческого мозга. Доводка этих локальных моделей и объединение их в универсальную всеобъемлющую модель человеческого мозга требовали еще нескольких лет напряженной работы. Однако отсутствие единой модели человеческого мозга компенсировалось наличием локальных моделей, которые позволяли успешно решать многие практические задачи.

Новые знания породили лавину возможных практических приложений, начиная от расширения творческих способностей человека и заканчивая конструированием новых эмоций и чувств. Теоретически возможными теперь стали самые фантастические вещи. В жизни же, как всегда, требовалось время и выдержка для постепенного привыкания к новым возможностям и приятия их. Компьютерный анализ выявил много нового, ранее неизвестного в работе человеческого мозга. Стало ясным, какие огромные резервы таятся в мозгу человека, и как можно их раскрыть и использовать в повседневной жизни. Откровением для большинства людей стал факт индивидуальности структуры эмоциональной сферы каждого человека, ее неповторимости и уникальности. Стали ясными и понимаемыми биохимические и физические процессы, происходящие в мозгу человека, которые предопределяли доброту, гениальность, агрессивность, эгоизм, любовь, другие чувства и эмоции свойственные индивидууму. Человек стал более понятен себе подобным, и понимание это пришло через осознание удивительной сложности человеческой личности.

Реальностью становилась подстройка процессов мышления и чувствования под близкого человека, собеседника и друга, что обещало отношения между людьми, между мужчиной и женщиной поднять на качественно новый уровень. Ученые проанализировали множество экспериментальных данных. Были изучены и классифицированы различные психологические состояния человека, определяющие причастность людей к одной нации, расе, социальной группе и семье. Стала возможной коррекция между врожденными наклонностями и предпочтениями человека и искусственными ограничениями, налагаемыми общественной моралью, законами и собственными принципами.

Реальностью стала корректировка психического состояния человека при помощи молекулярных роботов. Психическое состояние человека подвергалось корректировке путем изменения концентраций некоторых химических веществ, а также регулированием электрических и электрохимических потенциалов в определенных участках человеческого мозга. Строго говоря, подобное вмешательство в психическую сферу человека было нежелательным, поскольку несло в себе элементы зависимости, существенные для людей со слабой волей. Некоторая схожесть процессов, корректирующих психические состояния человека, с действием наркотиков и алкоголя требовала законодательного и административного регулирования всех возможных случаев вмешательства в психическую сферу человека. В большинстве стран мира законодательство позволяло использование молекулярных роботов для коррекции психики человека исключительно по медицинским показаниям. Как правило, это были случаи психологической реабилитации после сильных эмоциональных переживаний и психических перегрузок, свойственных впечатлительным натурам и представителям некоторых редких профессий, а также случаи обострения психических заболеваний у больных. Обязательными мерами предосторожности являлись ограничения, введенные в программу действий молекулярных роботов и в программу центральных медицинских компьютеров, которые устанавливали границы допустимой коррекции психических состояний индивидуума. Никто из жителей планеты из любопытства, или в целях самолечения не мог самостоятельно по собственному желанию осуществить коррекцию своего психического состояния в желаемом направлении. Любое вмешательство в психоэмоциональную сферу человека происходило в медицинских учреждениях под надзором врача.

Однако в некоторых случаях обязательные строгие правила могли быть несколько послаблены. Для людей с сильным волевым регулированием, занимающихся психологически тяжелым трудом, допускалась самостоятельная корректировка собственного психологического состояния по возникшей необходимости. В других случаях, когда затрагивалась безопасность психически больных людях, причем больных хронически, подобная корректировка начиналась автоматически, в соответствии с программой, заложенной в молекулярных роботах, как только текущее состояние человека становилось опасным для его психики, здоровья или создавало угрозу окружающим. Кроме перечисленных случаев, вмешательство в психику человека помимо собственной воли, осуществлялось молекулярными роботами, запрограммированными на нормализацию деструктивных психических и эмоциональных состояний у индивидуумов с асоциальным поведением. Для этого в обязательном порядке требовалось решение суда. Щадящие корректирующие программы применялись также в повседневной деятельности политиков, бизнесменов, спортсменов и других категорий профессионалов, которые небережливо относились к собственному здоровью и подвергались частым психическим перегрузкам. Подобные программы являлись программами кратковременного действия и реализовывались в организме человека по рекомендации медицинских компьютеров или специалистов из числа людей.

Кроме корректировки психологических состояний человека, при помощи молекулярных роботов стало возможным введение информации в человеческий мозг в образном виде, минуя зрение, как орган чувств, отвечающий за визуальное восприятие окружающего мира. Давно было известно, что при введении в мозг человека некоторых химических веществ, а также при раздражении электрическими импульсами определенных участков головного мозга, человек воспринимает цветные изображения, причем зрение в этот момент не задействуется. Такие изображения, особенно часто возникающие при употреблении наркотических средств, отображают информацию, накопленную человеком в процессе жизнедеятельности. Еще одним примером формирования цветных изображений непосредственно в мозгу человека, являются обыкновенные сновидения, при которых визуальный канал поступления информации также перекрыт полностью. Значительная часть жизненного опыта у разных людей одинаковая или очень схожая. Это есть следствие воспитания, образования и профессиональной деятельности в едином пространстве человеческого общения. Можно с уверенностью утверждать, что память различных людей хранит множество одинаковых образов, которые могут быть использованы как элементарные образы для описания более сложных изображений, явлений и процессов.

Для того чтобы ввести образную информацию в мозг человека, минуя органы зрения, необходимо активировать тот участок в головном мозгу индивидуума, в котором хранятся элементарные образы, и привести в действие механизмы их последовательного воспоминания. Конечно же, образная память каждого человека строго индивидуальна, поэтому требуется индивидуальный подход для последовательной активации хранящихся в ней образов. Однако существует два фактора, которые могут облегчить работу по активации элементарных образов. Во-первых, при всей своей сложности похожие образы человеческий мозг хранит в одних и тех же местах, и запоминание их происходит одинаковым образом. Во-вторых, такой совершенный объект, как человеческий мозг, может сам обучиться новому способу ввода образной информации, используя при этом собственные возможности для поиска необходимых элементарных образов, их упорядочения и перезаписи. В общем случае, человеческому мозгу предстояло и далее выполнять то, для чего он предназначался, а именно собирать и анализировать новую информацию.

Подобные исследования, которые проводились во многих научных центрах мира, закладывали фундамент языка образного общения человека и компьютера, языка общения с Единым Пространством Виртуального Моделирования. Началась разработка универсального языка образных понятий, совершенного средства для общения любых форм разума, воспринимающих окружающий мир как человек.

Параллельно отрабатывались технологии ввода информации в мозг человека через нервные волокна, существующие в организме, либо искусственно выращенные. Многие технические проблемы, связанные с преобразованием информации в привычную для мозгового восприятия форму, уже были преодолены. Сложность их была обусловлена принципиальными различиями между малой скоростью передачи информационных сигналов по нервным волокнам в организме человека, и скоростью прохождения этих сигналов в компьютерных сетях. Состыковать мозг и компьютер напрямую не удавалось, для этой цели использовались специальные конвертеры, преобразующие электронную информацию в последовательность нервных импульсов. Такие устройства разрабатывались уже давно. На рассматриваемый период времени они представляли собой компактные электронные преобразователи, имеющие один или несколько выводов для подключения к нервным волокнам. Результаты применения таких устройств были успешными, но, к сожалению, дальнейшее наращивания их мощности было ограничено физиологическими пределами человеческого мозга. Существовали жесткие ограничения по объему и скорости воспринимаемой головным мозгом информации. Причиной являлось устройство человеческого мозга, который не был изначально предназначен для приема информации в электронном виде, и в процессе эволюции приобрел свойства преобразовывать все входящие сигналы в форму химических взаимодействий.

Чтобы воспринимать и обрабатывать информацию в электронной форме, необходимы были существенные изменения в головном мозгу человека, затрагивающие не только его строение, но и принципы функционирования. Возникла необходимость улучшения, оптимизации человеческого мозга, и эта необходимость определялась многими объективными факторами. К их числу следовало отнести постоянно растущие объемы информации, ожидаемое скорое появление искусственного интеллекта, с которым людям предстояло общаться на равных, становление всепланетного ЕПВМ, этого универсального пространства жизни и творчества, требующего от человека более высокого уровня восприятия и обработки информации. Оптимизация человеческого мозга могла быть произведена техническими и биологическими средствами, но оптимальный результат, скорее всего, мог быть достигнут применением достижений как естественных, так и инженерных наук.

Пока что, по причине запоздалого понимания устройства и механизмов работы человеческого мозга, оптимизация биологическими способами (выращивание улучшенных мозговых тканей, нейронов нового типа, нервных окончаний с улучшенной проводимостью сигналов и т.п.) откладывалась на более поздний срок, до появления необходимых биотехнологий. Вариантом быстрой оптимизации головного мозга человека являлись технические способы, основанные на применении микропроцессоров с интеллектуальным программным обеспечением, которые соединялись с множеством нервных окончаний человеческого организма. Недостатком технических способов являлась сложность имплантации микропроцессоров в мозг человека. Параллельно создавались адаптированные базы данных, ориентированные на легкое восприятие головным мозгом человека больших массивов информации. Также были разработаны особо чувствительные сканеры и прецизионные излучатели, фиксирующие либо наводящие сигналы в нервных окончаниях и нейронах. Главными задачами оптимизации человеческого мозга являлись создание комплекса биологических и технических улучшений структуры мозга, и изменение принципов и механизмов его функционирования.

Конец четвертого десятилетия ознаменовался появлением технического искусственного интеллекта. Определение «технический» показывало в первую очередь область практического применения искусственного интеллекта. Технический интеллект не мог проявить себя в области социальных отношений, психологии, морали и этики, то есть там, где строгие физические законы мироздания подвергались воздействию эмоций, чувств и желаний. Не ведая человеческих страстей, не ограниченный требованиями общественной морали и этики, технический искусственный интеллект руководствовался строгими правилами и законами точных наук. Суета человеческих отношений, в которых очень часто невозможно было выделить причину и следствие, была чужда ему изначально. Прямота формальной логики и строгое следование существующим физическим законам определили область использования технического интеллекта. Эта область включала в себя контроль над производством, научные исследования, автоматизированное проектирование.

Научные исследования давно уже стали занятием весьма сложным. Зачастую человеку невозможно было однозначно интерпретировать полученные экспериментальные данные. Углубление шаг за шагом в структуру микромира и расширение сферы человеческих интересов до масштабов Вселенной в целом, вынудили ученых искать скрытые закономерности и корреляции в миллиардах и миллиардах полученных результатов, зачастую отличающихся друг от друга только последними цифрами после запятой. Охватить большое количество данных и провести их анализ, не пропустив при этом скрытые закономерности, человеку было не под силу. Компьютерные программы, которые могли выполнять подобные задачи, имели один существенный недостаток. Они сами являлись продуктом человеческого интеллекта и поэтому могли не заметить в ворохе цифр и закономерностей нового знания, ввиду неизвестности этого знания создателям таких программ. И только технический искусственный интеллект мог анализировать неограниченное количество данных, постоянно сравнивая проявляющиеся закономерности с многоликой картиной мироздания и последними гипотезами и теориями, многие из которых даже еще не были изложены в электронной или цифровой форме. Более того, для объяснения замеченных не состыковок и закономерностей, он исходя из законов логики, мог предлагать новые собственные теории и гипотезы, и при подключении к соответствующему уровню ЕПВМ, осуществлять собственные эксперименты в виртуальном пространстве для подтверждения этих гипотез и теорий. Работы по автоматизированному проектированию были более простыми, чем научные исследования и проводились по принципу нахождения лучшего результата, исходя из существующей материальной, технологической и научной базы человеческой цивилизации. Работы по автоматизированному проектированию проводились на отдельном уровне ЕПВМ, объединившем множество разнообразных компьютерных моделей.

Ускоренными темпами развивалось единое пространство виртуального моделирования. Существовало огромное количество уровней, отображающих те или иные науки, области знаний, отдельные явления и процессы, включая социальные уровни, отображающие многие стороны жизни человеческого общества. В ЕПВМ были собраны десятки тысяч компьютерных моделей, имеющих разную степень детализации и глубину проработки, состоящие друг с другом в причинно-следственных связях. Все компьютерные модели, включаемые в ЕПВМ, разрабатывались по единым стандартам, утвержденным почти двадцать лет назад, что делало все уровни ЕПВМ совместимыми друг с другом. Наиболее разработанными уровнями, являлись уровни, отображающие метаболизм и устройство человеческого организма, а также уровни, позволяющие проектировать химические соединения с заданными свойствами. Наименее разработанными были уровни, моделирующие социальные и межличностные отношения в человеческом обществе.

В связи с массовым применением в науке, образовании и в производстве технологий предварительного моделирования конечных результатов с использованием многоуровневого ЕПВМ, огромное значение приобрело производство совершенных систем компьютерной визуализации, как средств визуального наблюдения за моделируемыми процессами. Созданные в начале века, эти системы постоянно совершенствовались и достигли впечатляющих характеристик. Промышленность выпускала несколько стандартных систем трехмерной компьютерной визуализации, имеющих разные параметры.

Для индивидуальных пользователей компьютеры создавали объемное изображение в пространстве объемом до тридцати кубических метров, что давало возможность пользователю погружаться как бы внутрь моделируемого процесса. К тому же существовала возможность интерактивного воздействия на объемное изображение в ходе решения задачи. Профессиональные системы компьютерной визуализации могли создавать объемное изображение на площади несколько сотен квадратных метров при высоте изображения до пяти метров. Такие сложные системы позволяли одновременно находиться в рабочем пространстве нескольким десяткам человек, при этом автоматически корректировались неизбежные помехи, связанные с перемещением людей внутри рабочего пространства. Подобные системы в основном использовались учеными и политиками при проведении встреч и диспутов. Самые сложные системы трехмерной визуализации использовались в кинематографе и в индустрии развлечений. Они создавали трехмерное изображение на площади несколько тысяч квадратных метров и допускали нахождение нескольких сотен людей внутри рабочего пространства без разрушения показываемого изображения. Именно эти системы являлись прообразами индивидуальных пространств, личностных миров будущего.

Технические достижения последних десятилетий сделали мировые войны нецелесообразными и неэффективными. В первую очередь это касалось участия в боевых действиях равных в техническом отношении противников. В то же время локальные военные конфликты, в основе которых находились национальная нетерпимость или религиозные разногласия время от времени продолжали происходить. Подобные конфликты не несли в себе угрозу гибели земной цивилизации из-за своего локального характера. Угроза новой мировой войны с каждым годом становилась все более призрачной. Причиной этого являлось как ни странно создание эффективных видов оружия, основанных на использовании больших количеств микророботов. Миниатюрные роботы, имеющиеся у обеих сторон, выполняли защитные функции намного более эффективно, чем функции нападения. Из этого простого факта следовал вывод огромной важности. Каждая из воюющих сторон, использующая новые виды оружия, могла эффективно защищаться, но нападать столь же эффективно, была не в состоянии. Появление микророботов в военном деле стало фактором сдерживания мировой войны.

Рассмотрим, на практическом примере как использование в боевых операциях микророботов способствует в большей степени эффективной защите, нежели нападению. Рассмотрим, например, случай, когда одна из сторон намеревается уничтожить танковое соединение противника. Для этого противник может быть атакован макротелами, то есть снарядами, бомбами, ракетами либо полевым или корпускулярным энергетическим воздействием. Существующие средства защиты и слежения позволяют своевременно обнаружить подобные атаки и противодействовать им. Причем эффективность защитных действий намного выше, чем действий атакующих. Защищающаяся сторона всегда имеет больше возможностей для воздействия на атакующие макротела, высокоэнергетические поля и потоки частиц. Причиной этого является то, что защитные стационарные установки располагают большими энергоресурсами и большим разнообразием способов физического воздействия на относительно некрупные атакующие объекты. Поэтому при прочих равных параметрах, величина энергетического воздействия на единицу площади (объема) уничтожаемого объекта в большинстве случаев в несколько раз выше у защищающейся стороны. Лазерная атака одной и той же мощности на танк и на подлетающую крылатую ракету может привести в первом случае к частичному повреждению наружного оборудования танка, а во втором случае к уничтожению крылатой ракеты.

Из этого примера мы видим, что в военном единоборстве выигрывают крупные объекты, защищенные с применением последних военных технологий. Конечно, их величина имеет свои разумные пределы, определяемые условиями конструкционной, экономической и боевой целесообразности. Еще одним важным фактором, играющим на руку защищающейся стороне, является то, что большинство атакующих действий в конечной своей фазе осуществляется в воздушной или водной среде (полет снарядов, ракет, бомб, движение торпед). Обеспечение функционирования и управляемости в фазе движения таких атакующих объектов является сложной задачей и требует использования сложных электронных и механических устройств. Вместе с тем выведение из строя подобных сложных устройств во время движения атакующих макротел есть задача гораздо более простая, решаемая зачастую одним единственным физическим воздействием (ударом, нагревом, электромагнитным импульсом).

Использование в военном деле микророботов, казалось бы, увеличивает шансы атакующей стороны, поскольку позволяет заранее скрытно приблизиться к средствам обнаружения и защиты и в нужный момент вывести их из строя множеством способов. Однако на практике подобные миниатюрные роботы оказались чрезмерно уязвимыми. При их обнаружении небольшого по мощности энергетического воздействия было вполне достаточно для того, чтобы полностью вывести их из строя. Более того, уязвимость микророботов способствовала разработке новых защитных видов вооружения, основанных на создании и поддержании в окружающем локальном пространстве физических полей определенной интенсивности, наличие которых делало невозможным функционирование атакующих микророботов. В этом случае энергетическое воздействие на единицу площади (объема) атакующего объекта было еще более интенсивным. С другой стороны использование микророботов защищающейся стороной могло быть очень эффективным, в частности при создании подвижных преград на пути атакующих в воздушной или водной среде объектов. В общем случае использование в военном деле микророботов уменьшало опасность мировой войны, а также крупных военных конфликтов, конечно же, при условии сравнимого уровня вооружения конфликтующих сторон.

С появлением микророботов вооруженные силы перестали нуждаться во множестве военных профессий и специальностей. Более неэффективным являлось использование в боевых действиях пехотинцев, десантников, моряков, поскольку человек являлся чрезмерно уязвимым со стороны микророботов. Только те военные специалисты могли участвовать в боевых действиях, которые были надежно защищены стационарными техническими средствами. Так начинался процесс увольнения из армий многих государств военных специалистов.

Грандиозные возможности единой компьютерной сети. Создание уровня ЕПВМ, отображающего метаболизм человеческого организма. Технологии омоложения человеческого организма. Выращивание новых органов непосредственно в организме человека. Разработка улучшенных замещающих метаболических реакций. Итоги выращивания улучшенных людей. Выращивание органов и тканей, улучшенных искусственными генами, вне организма человека. Создание первых совершенных микроорганизмов для заданных условий окружающей среды. Осознание границ применимости биохимических реакций, реализуемых в земной биосфере. Использование в сельском хозяйстве улучшенных растений и животных. Создание первых искусственных организмов на основе существующих земных организмов. Перспективы применения смешанных экологических систем. Промышленные технологии, основанные на использовании небелковых организмов. Разработка и производство профилактических пищевых продуктов. Создание химического уровня в ЕПВМ. Компьютерный отбор потенциально полезных химических соединений. Совершенствование материалов с заданными свойствами. Применение в химии эволюционирующих катализаторов. Применение молекулярных роботов для молекулярной сборки готовых изделий. Автономные переналаживаемые химические производства в мировом океане. Конструирование и создание сложных органических соединений. Служба контроля над производством сложных органических соединений. Химические соединения, аккумулирующие энергию окружающей среды. Создание сложных молекул, способных сохранять в себе электрический заряд. Технологии выращивания жилых и производственных помещений. Универсальная компьютерная модель человеческого мозга. Опасения по поводу эволюции компьютерной модели человеческого мозга. Способы увеличения мощности человеческого мозга в несколько раз. Возможность подключения к человеческому мозгу электронных устройств. Отображение человеческих чувств и эмоций в электронной форме. Картотека психологических и эмоциональных состояний человека. Компьютеры и роботы, оснащенные простейшими эмоциями. Выращивание человеческого мозга вне организма.

Незадолго до середины двадцать первого века произошло ожидаемое событие, существенно ускорившее темпы развития земной цивилизации. Большинство существующих компьютеров различных типов, каждый из которых имел свою область эффективного применения, были объединены в единую компьютерную сеть, мощность которой была достаточна для решения большинства сложных задач, встающих перед человечеством. Технологии производства «компьютерного вещества» за последнее десятилетие были доведены до совершенства, что позволяло оперативно, быстро и практически неограниченно увеличивать мощность единой компьютерной сети до необходимых пределов. Присутствие в компьютерной сети технического искусственного интеллекта дополнительно увеличило ее вычислительную мощь за счет рационального использования вычислительных ресурсов и системного подхода к решению задач. Отныне не мощность компьютеров ограничивала масштабы решаемых задач, а сложность поставленных задач определяла величину используемых компьютерных ресурсов.

Задействовав единую компьютерную сеть, удалось завершить уровень ЕПВМ, отображающий метаболизм человеческого организма в целом. Задействовав колоссальную вычислительную мощь, ученым удалось всего за нескольких лет просчитать все нюансы взаимодействия белковых и других молекул человеческого организма, изучить возможные схемы реализации наследственной информации, определить расчетным путем границы осуществимости биохимических реакций. Предыдущие десятилетия, в течение которых накапливалась информация о функциях и свойствах белковых молекул, о предназначении метаболических реакций, подготовили качественный скачок в понимании устройства и функционирования человеческого организма как целостного объекта. Скачок в знаниях об устройстве и функционировании человеческого организма, произошел в считанные года, как только появились компьютерные мощности достаточные для детального расчета взаимодействия сложных химических соединений. Уровень ЕПВМ, отображающий метаболизм человеческого организма, был доработан в деталях. При этом учитывались принципы неопределенности квантовой механики, а также распределение электронных плотностей отдельных атомов в составе сложных молекул.

Почти полвека создавался этот важнейший уровень ЕПВМ. Будучи созданным, он стал важнейшим инструментом познания человеческого организма как вселенского космического явления, инструментом иного порядка, чем все ранее существующие. Сфера практического применения нового инструмента была обширна и включала в себя проектирование улучшенных биохимических реакций, оптимизацию генома человека искусственными генами, конструирование органов человеческого организма, выполняющих новые функции и многое другое. Кроме этого данный уровень ЕПВМ позволял совмещать биологические органы и кибернетические устройства в единую функционирующую систему, то есть мог быть использован для разработки кибернетических организмов.

Многие составляющие данного уровня ЕПВМ пока еще не были представлены в виде наглядного объемного изображения. Причиной этого было астрономическое количество данных, которые требовалось обработать для их визуализации. Такое положение практически не влияло на возможности нового инструмента. Существующие причинно-следственные, вещественные и полевые связи живого человеческого организма учитывались в максимально возможном объеме при разработке программного обеспечения. И хотя виртуальные модели многих процессов, происходящих в человеческом организме, зачастую нельзя было увидеть глазами, рассмотреть со всех сторон, заглянуть внутрь, но управлять течением этих процессов и влиять на конечный результат было вполне возможным, благодаря добротному программному обеспечению.

При разработке программного обеспечения наследственная информация, закодированная в генах человека и в реальной жизни проявляемая через множество биохимических реакций и синтез множества белков, отображалась последовательностью математических параметров и причинно-следственных преобразований вещества и энергии. Такая упрощенная модель, не перегруженная трехмерными изображениями объектов и процессов, позволяла представить функционирующий человеческий организм в виде сложной математической функции. Более правильным конечно являлось отображение человеческого организма через совокупность возобновляемых химических реакций, нуждающихся в определенных материальных ресурсах и условиях окружающей среды. Оба подхода, отображающие математический и биологический взгляды на жизнь гармонично дополняли друг друга и по возможности учитывались при разработке программного обеспечения.

Односторонность математического подхода, при котором влияние психологии на организм человека не учитывалось совсем, позволяло ученым сосредоточить свои усилия на задачах оптимизации биохимических реакций и условий их осуществления в пространстве физического человеческого тела. Учитывая, что физиология в процессе естественной эволюции являлась первичной, а психология вторичной, именно сугубо математический подход позволял максимально улучшить организм человека, полностью абстрагируясь от психологической составляющей. На данном этапе такой подход был вполне приемлемым для отработки теоретических построений и решения многих практических задач.

Следующим этапом строительства уровня ЕПВМ, отображающего метаболизм человеческого организма, стало изложение всех его составляющих в виде наглядных объемных изображений, имеющих детализацию вплоть до электронных оболочек отдельных атомов. Человечество нуждалось в достоверном компьютерном моделировании, показывающем отдаленные последствия улучшения человеческого организма. Практическое воплощение разработок, улучшающих организм человека (искусственных генов, оптимизированных биохимических реакций, новых белков), было возможным исключительно в пространстве живого человеческого организма. К тому же для получения практических результатов требовалось от нескольких лет до нескольких десятков лет. Поэтому огромное значение приобрело уточнение и дальнейшее развитие уровня ЕПВМ, отображающего метаболизм человеческого организма. Создание интерактивной модели человеческого организма с наглядным объемным изображением всех жизнеобеспечивающих процессов способствовало бы сокращению громадных сроков, требующихся при проведении экспериментов в натуре. Многие самодостаточные части такой интерактивной модели были уже разработаны и использовались учеными для решения локальных проблем. Они были представлены множеством подуровней ЕПВМ. Однако единая интерактивная модель, учитывающая взаимосвязи человеческого организма, в том числе и зависимость морфологических признаков от использования новых метаболических реакций, пока еще не была создана, и над ее разработкой трудились миллионы ученых, вооруженные возможностями единой компьютерной сети.

Массовое использование ЕПВМ генетиками, медиками и специалистами других профессий не замедлило привести к практическим результатам. Понимание метаболизма человеческого организма и возможность оптимизации метаболических реакций в виртуальном пространстве, придали ускорение науке геронтологии, которая теперь занималась проблемами омоложения человеческого организма. Изучение механизмов старения человеческого организма, позволило выделить комплекс возрастных изменений, выраженных в замедлении, прекращении, несогласованности осуществляемых метаболических реакций, а также в изменении параметров внутренней среды организма. Впервые в истории геронтологии все возрастные изменения человеческого организма были систематизированы и изложены в виде причинно-следственных связей, после чего стало понятным, какие процессы, определяющие старение человека, являются ключевыми.

Вскоре был получен и ответ на вопрос «что делать?». Вернее было получено несколько ответов, по числу предложенных вариантов омоложения человеческого организма. Все варианты предусматривали комплексный подход к вопросу омоложения человека. Но вот способы воздействия на те, либо иные органы, ткани и клетки человеческого организма, и очередность подобного воздействия многими учеными виделись по-разному. Иначе говоря, геронтологи и специалисты других наук не пришли к единому мнению при разработке технологии омоложения. Однако жизнь не стояла на месте, и в любое момент времени в мире насчитывались десятки тысяч старых, но обеспеченных людей, которые готовы были не только отдать все нажитое за возможность просто пожить дольше, но и опробовать на себе любые новые технологии омоложения.

Первые сотни пациентов подверглись лечению, как только технологии омоложения были признаны безопасными. Результат не замедлил сказаться. Несколько месяцев интенсивного лечения и стареющие люди на глазах молодели на двадцать-тридцать лет. Дальнейшее более глубокое омоложение требовало длительного времени для получения видимых результатов, поскольку определялось естественными процессами выращивания в организме человека новых клеток, пробудившихся, отреставрированных либо имплантированных в ходе лечебных процедур. Омоложение первых тысяч пациентов привело к положительным результатам. Вместе с тем, стало очевидным, при омоложении человеческого организма обязателен индивидуальный подход к проведению лечебных процедур.

Технологии омоложения объединили на строгой научной основе прежние интуитивные подходы в коррекции метаболических реакций, базирующиеся на опыте народной медицины. Параллельно, как одна из составляющих технологий омоложения человеческого организма велись эксперименты по выращиванию из зародышевых клеток новых органов и тканей, непосредственно в организме человека. В качестве исходного материала для выращивания необходимых органов и тканей брались спящие зародышевые клетки, существующие в организме любого человека, клетки, остановившиеся в своем развитии в период формирования человеческого зародыша. Словно специально оставленные эволюцией для последующего использования, спящие зародышевые клетки были способны развиться в любой орган человека, пробудившись и начав свой рост в соответствии с заданной программой.

Программы развития пробудившихся зародышевых клеток определялись реализацией тех или иных блоков наследственной информации, и могли быть нацелены на выращивание необходимых органов и тканей человека. Существующий уровень знаний давал четкие рекомендации, какое воздействие необходимо осуществить на гены зародышевой клетки, чтобы ее развитие привело к появлению нужного органа. Более того, подобные воздействия уже успешно осуществлялись вне человеческого организма в лабораторных условиях, и существовала статистика имплантаций выращенных искусственным путем органов, взамен поврежденных, либо постаревших.

Молекулярные роботы, разработанные для воздействия на клетки человеческого организма, с успехом применялись для активации зародышевых клеток. С их помощью не только пробуждались зародышевые клетки, но и производился текущий контроль и корректировка этапов выращивания необходимых органов или тканей. Для выполнения контролирующих и корректирующих функций в организм человека вводилось необходимое количество специализированных молекулярных роботов. Объединенные общей целью, под контролем медицинского компьютера, они обеспечивали реализацию заданной программы развития зародышевой клетки. Вмешательство в процесс выращивания нового органа осуществлялось в соответствие с принципом минимального воздействия. Молекулярные роботы корректировали ход выполнения программы развития только в случае опасных отклонений и не обращали внимания, когда такие отклонения находились в пределах допуска. Корректировка осуществлялась посредством дозированного химического или физического воздействия на внутриклеточные образования и внутриклеточную среду. Такое воздействие являлось обязательным в те ключевые моменты, когда процесс реализации наследственной информации находился на распутье, и необходим был корректирующий толчок, чтобы программа развития выполнялась в соответствии с разработанным планом. Корректирующим воздействием, например, могло быть активирование либо угнетение функций определенной группы генов, либо одиночного гена, осуществляемое путем доставки химических соединений непосредственно к участку ДНК. Или же угнетение определенной биохимической реакции во внутриклеточной среде. Существовало и множество других вариантов корректирующего воздействия. В ходе развития зародышевой клетки в приоритетном порядке использовались естественные биохимические механизмы управления, как наиболее приемлемые для организма человека.

Понимание процессов метаболизма в человеческом организме ускорило разработку улучшенных замещающих биохимических реакций. Подобные работы проводились на протяжении последних двадцати лет, однако, успехи и достижения были весьма незначительны и в основном касались животных и растительных организмов. Решить главную задачу – реализовать в организме человека улучшенные замещающие биохимические реакции, вписавшись при этом в существующий метаболизм без вредных для человека последствий, до сих пор не получалось. Теперь же на смену интуитивному подходу и работе в условиях неполного знания пришли современные методы, основанные на технологиях компьютерного моделирования и совершенном программном обеспечении. Новейшие методы разработки замещающих биохимических реакций базировались на анализе всех возможных вариантов взаимодействия нескольких химических соединений в условиях изменяющихся параметров внутренней среды. В тех случаях, когда речь шла о замещении единичной метаболической реакции, задачей ученых являлась разработка новой биохимической реакции, продуцирующей химические соединения, нужные для последующих метаболических процессов. При этом предпочтение отдавалось тем замещающим реакциям, для реализации которых хватало ресурсов внутренней среды организма (внутриклеточных ресурсов). К концу десятилетия несколько таких метаболических реакций были разработаны и испытаны на добровольцах. Попутно было обнаружено, что в организмах многих людей одинаковые функции реализуются при помощи отличающихся метаболических реакций, то есть сама эволюция подтверждала возможность использования неодинаковых метаболических реакций для достижения одинаковых целей. Таким образом, улучшение метаболических реакций оказалось процессом для человеческого организма вполне естественным.

Намного сложнее дело обстояло с разработкой последовательностей метаболических реакций, даже самых коротких, состоящих из трех-четырех звеньев. Основной задачей и в этом случае являлось гармоничное вхождение в сложившийся метаболизм без вреда для организма человека. На практике не получалось без вреда, вернее само понятие вред было не вполне применимо к получаемым результатам. Да, для человеческого организма улучшенные метаболические реакции, в тех случаях, когда их было несколько, были вредны, поскольку не вписывались в сложившийся метаболизм без изменения существующих параметров внутриклеточной среды. Это приводило к множественным нарушениям при реализации других внутриклеточных реакций. Но существовал и другой взгляд на этот процесс. Реализация длинных последовательностей улучшенных биохимических реакций, способных дать человеческому организму действительно новые возможности, была ограничена устройством человеческого организма, его сложившимся метаболизмом.

Теория утверждала, что для обеспечения функционирования белковых организмов могут быть использованы отличающиеся последовательности метаболических реакций, способные обеспечить определенные энергетические, материальные или информационные потребности организма. Иными словами, было возможным рассчитать несколько наборов метаболических реакций, способных поддерживать жизнедеятельность белковых организмов, только отличие этих организмов от человеческого организма в таких случаях будет весьма существенным. Естественным решением казалось использование для создания новых белковых организмов базовых для земной биосферы аминокислот, что существенно уменьшало количество анализируемых вариантов.

Если при проектировании и создании белковых организмов использовать все существующие в природе аминокислоты, которых в десятки раз больше чем используемых в биосфере Земли аминокислот, то количество возможных наборов метаболических реакций увеличится в десятки раз. Проектирование организмов с использованием сложных химических соединений, к числу которых относились и природные аминокислоты, являлось делом ближайшего будущего. Для этого требовалась опережающая разработка программного обеспечения, которое позволит получать достоверные результаты при работе с компьютерной моделью, отображающей использование произвольных химических соединений для улучшения метаболизма человеческого организма. Существенным вопросом являлись этические и нравственные проблемы, тесно связанные с конструированием и практической реализацией таких форм белковой жизни, которые никогда не существовали на Земле. Диапазон возражений общественности был очень велик – от простого опасения за собственную жизнь до категорического неприятия по религиозным убеждениям или по политическим мотивам.

Параллельно дискуссиям о создании новых форм белковой жизни подводились итоги практического улучшения людей. Те тысячи и тысячи младенцев, которым в прошлом десятилетии был дарован наукой улучшенный набор генов, подросли и превратились в подростков двенадцати-тринадцати лет. Постоянный контроль над их физическим, психическим и интеллектуальным развитием, породил обширный материал для анализа и статистических обобщений. Выводы и рекомендации, сделанные после обработки собранных данных специалистами различных наук, были положительными. Использование для улучшения человека эталонного набора генов было признано оправданным и перспективным по ряду причин. Человек с эталонным набором генов намного превосходил среднестатистического человека по всем психофизиологическим показателям. Улучшенный человек обладал превосходным здоровьем, имел высокие интеллектуальные способности, большую физическую силу и выносливость. Его эмоциональный мир был ярче и богаче, чем у обыкновенного человека. В повседневной жизни такой человек был терпимее и добрее к окружающим.

Увеличение населения планеты за счет рождения улучшенных людей в близком будущем, как ожидалось, приведет к уменьшению всяческих проявлений агрессии внутри социума, будь то преступность, терроризм, религиозные или военные конфликты. Заключение ученых было единодушным – улучшенному человеку быть. После подобных рекомендаций, подписанных учеными с мировой известностью, процесс улучшения организма будущих новорожденных приобрел массовый характер. Уже во второй половине пятого десятилетия ежегодно рождались десятки миллионов младенцев с улучшенным или эталонным набором генов. Кроме улучшенного набора генов, который можно было определить как стандартный, будущие новорожденные несли в себе, в обязательном порядке, признаки индивидуальности, дарованные родителями.

Примерно в это же время подводились итоги секретных экспериментов по выращиванию улучшенных людей для специальных операций и заданий, проводимых тайными ведомствами некоторых стран мира на протяжении многих лет. Подобные эксперименты также были успешными, правда, их результаты оценивались с позиций формальной логики, а не с позиций морали и нравственности. Количество улучшенных людей, выживших в результате узконаправленных экспериментов и доживших до взрослого состояния, было невелико, возраст самого старшего из них не превышал двадцати лет. Эксперименты по выращиванию улучшенных солдат и агентов способствовали получению ценной информации, которая медленно, капля за каплей, но становилась достоянием официальной науки. Многочисленные тайные эксперименты однозначно доказали возможность создания человека с извращенной моралью и нравственностью, обделенного чувствами и эмоциями, но обладающего феноменальными физическими и психическими качествами. Иными словами реальностью стало создание на базе человеческого организма идеальной машины для совершения преступлений (или специальных операций, как принято это было преподносить общественности). Однако невозможно было долго хранить в тайне столь чудовищные и опасные разработки. Результаты тайных исследований стали известны мировой общественности. По этому поводу развернулась просто буря возмущений, споров и дискуссий. В конечном итоге были разработаны и по возможности реализованы правовые механизмы, регламентирующие в мировом масштабе средства, цели и методы выращивания улучшенных людей. Однако это не означало полного прекращения тайных экспериментов, просто в военных лабораториях были усилены меры по обеспечению секретности.

Практическое применение для улучшения человеческого организма единичных искусственных генов, определяющих признаки, изначально несвойственные человеку, в большинстве случаев было успешным. Однако при одновременном применении нескольких искусственных генов, реализация на практике несвойственных человеческому организму признаков неизбежно приводила к сбоям и помехам в осуществлении естественных, эволюционно сбалансированных процессов метаболизма. Реализовать так просто любые замыслы ученых по улучшению человека в большинстве случаев не удавалось, для этого требовалось кардинальное изменение человеческого организма, или, что очень близко к сути проблемы, создание нового белкового организма. Однако это совсем не означало, что создание искусственных генов для улучшения человека являлось делом бесперспективным или безнадежным.

Многие разработки ученых, которые невозможно было осуществить в составе целостного организма, могли быть использованы при выращивании отдельных органов и тканей вне человеческого организма, с последующей их имплантацией пациентам. Термин пациент практически утратил свой больничный смысл, и в последнее время применялся к людям, желающим улучшить собственный организм не только по медицинским показаниям, но и по профессиональной необходимости либо вовсе по своему желанию.

Так технологии омоложения человеческого организма пополнились новыми разработками, основанными на применении единичных искусственных генов для выращивания вне человеческого организма улучшенных органов и тканей. Гораздо более сложным оказалось выращивание вне человеческого организма органов, вобравших в себя несколько улучшений сразу, например имеющих высокую механическую прочность, стойкость к повышенным температурам, невосприимчивость к излучениям или токсинам. Связанные улучшенные признаки определялись уже не единичным искусственным геном, а группой генов, и при реализации затрагивали процессы развития и роста выращиваемого целостного органа. При этом также существовала проблема последующей совместимости улучшенных органов с целостным организмом. Чем большее количество признаков требовалось улучшить одновременно, в отдельном органе либо в целостном организме, тем большим изменениям подвергался такой орган или организм, и тем сильнее он отличался от своего естественного прототипа.

На ходу решая возникающие трудности, ученые за короткий срок разработали способы выращивания улучшенных человеческих органов из зародышевых и оплодотворенных клеток, модифицированных искусственными генами. Некоторые улучшенные органы были представлены несколькими различающимися вариантами. Мерой их отличия от естественных органов и друг от друга, с одной стороны было различие в признаках и функциях, с другой стороны неодинаковые количества несвойственных человеческому организму метаболических реакций и белковых молекул. Имплантация в человеческий организм улучшенных по нескольким признакам органов имела множество плюсов. Однако, кроме проблем совместимости, которые впрочем, успешно решались, имелся один существенный недостаток. Применение улучшенных искусственными генами органов неизбежно приводило к изменению внешних и внутренних признаков индивидуума. Функционирование улучшенных органов и тканей, имплантированных в организм человека, постоянно контролировалось медицинскими молекулярными роботами.

В фармацевтической, химической и пищевой промышленности успешно применялись искусственные микроорганизмы, обладающие выдающимися специализированными качествами. Положительный опыт их применения породил у многих исследователей намерение разработать ряд совершенных белковых организмов, приспособленных для заданных условий существования. Объектами для совершенствования были выбраны все те же привычные микроорганизмы. Несмотря на колоссальную научную мощь человечества на данном этапе развития, создание совершенного высокоорганизованного организма все еще являлось делом гипотетическим. Для этого кроме компьютерных ресурсов, которые лишь ускоряли проверку теорий и гипотез, требовался значительный практический опыт создания все более и более сложных искусственных организмов, опыт последовательного движения от простейших искусственных организмов к организмам с высокой организацией.

Сотворение совершенного существа – прерогатива Творца, и сравняться с ним в этом было возможным, лишь пройдя обязательные и длительные этапы приближения к совершенству. Существующие возможности земной науки ограничивались созданием совершенных искусственных микроорганизмов. Для создания сложных искусственных организмов требовался более высокий уровень технологий. Природе для достижения такого уровня биотехнологий потребовались сотни миллионов лет. Человечеству, для того чтобы сравняться с Природой требовалось еще несколько десятилетий. Но человек ставил перед собой задачу качественно иного уровня; не просто сравняться с Природой, а превзойти ее. Для этого необходимо было научиться создавать совершенные искусственные организмы для любых существующих в природе условий существования. Определение совершенные означало, что такие организмы должны быть действительно лучшими, их дальнейшее улучшение в заданных условиях окружающей среды было бы невозможным.

Столь грандиозные задачи требовали решения множества технических, научных, организационных и нравственных проблем. Количество различных действий, которые человечеству предстояло осуществить на выбранном пути, измерялось числами не просто астрономическими, а вселенскими. Для того чтобы создание совершенных организмов стало делом обыденным, необходимо было разработать и создать на практике универсальные строительные блоки для конструирования искусственных организмов. Первым делом было необходимо классифицировать все возможные химические реакции, реализуемые и потенциально реализуемые в окружающем нас материальном мире. Количество таких реакций, в первом приближении, измерялось миллиардами. Следующим шагом из множества химических реакций необходимо было выделить такие цепочки реакций, которые в определенных условиях окружающей среды устойчиво приводили бы к одному и тому же результату (получению определенного химического соединения).

В дальнейшем следовало определить все возможные варианты объединения таких цепочек реакций в гармоничные последовательности, своего рода заготовки для проектирования организмов с разными типами метаболизма. Эти гармоничные последовательности химических реакций станут основой для функционирования органов и тканей, которые в свою очередь, будучи состыкованы друг с другом, обеспечат жизнедеятельность всего искусственного организма. Такие гармоничные последовательности в дальнейшем будут подвергнуты классификации и анализу на предмет причастности к одному типу метаболизма. Получившиеся крупные блоки метаболических реакций будут подвергнуты дальнейшему улучшению и оптимизации, после чего их можно будет использовать как сборочные единицы для конструирования совершенных искусственных организмов. Таково упрощенное изложение этапов приближения человечества к возможностям Творца, к совершенству.

Плановые работы по классификации всех потенциально реализуемых химических реакций способствовали осознанию незначительности пространства в грандиозном здании классификации, которое занимают реализуемые в земной биосфере биохимические реакции. При всем своем многообразии земная жизнь реализовала себя в узком диапазоне химических концентраций, температур и давлений. В случаях, когда эти параметры превышали критический уровень, эволюция избирала путь возведения преград между внутренней средой организма и неблагоприятными условиями окружающей среды. Но, следует помнить, что под теплым мехом, прослойкой жира, кожей или чешуей различных белковых организмов метаболические реакции осуществляются в очень близких условиях. Существуют предельные параметры условий окружающей среды, за пределами которых биологическая жизнь, основанная на комплексе земных метаболических реакций, просто невозможна. И диапазон природных условий, которому эти параметры соответствуют, весьма узок.

Важнейшим условием для поддержания жизни на основе земной биохимии, является стабильность химического состава окружающей среды. Например, уменьшение количества кислорода приводит к неэффективному протеканию многих метаболических реакций, и в конечном итоге к уменьшению жизненной активности белковых организмов. Увеличение же его концентрации до больших величин усиливает окислительные процессы во внутренней среде организма, и как следствие приводит к многочисленным сбоям в работе молекулярных механизмов жизнеобеспечения и к быстрому старению организма. Увеличение температуры разрушает сложные белковые молекулы, снижение температуры ведет к простому прекращению многих жизненно важных реакций. Повышение давления влечет за собой изменение концентрации многих газов и других химических соединений во внутренней среде организма и к ненормальному течению метаболических реакций. Уменьшение атмосферного давления ниже критического приводит к разрыву клеточных структур, требующих для нормального функционирования определенного внутриклеточного давления.

Ученые во все времена проявляли повышенный интерес к тем формам белковой жизни, которые обитали в суровых и недоступных местах нашей планеты, приспособившись к экстремальным условиям существования. Причиной такого интереса являлось извечное человеческое любопытство. В последние десятилетия целью изучения экзотических и уникальных форм жизни стал поиск выработанных эволюцией последовательностей метаболических реакций, которые могли быть использованы для улучшения человеческого организма. Итогом работ стало создание полных карт метаболических реакций экзотических, уникальных и редких форм белковой жизни. Полученные результаты были весьма любопытны и полезны. Многие формы земной жизни реализовали собственные, у других видов не встречающиеся, метаболические реакции. Причиной использования именно этих реакций были значительные различия в условиях окружающей среды. Но во всех случаях уникальные метаболические реакции, используемые теми или иными видами земных организмов, осуществлялись с участием белковых молекул, привычных для многих других форм белковой жизни. К сожалению, ученые не нашли доказательств того, что на Земле существуют либо существовали жизненные формы с небелковым типом метаболизма. Это опровергало гипотезу о существовании в отдаленных уголках нашей планеты организмов с иным типом метаболизма. Эволюционный процесс привел к реализации белковой формы жизни, основанной на использовании ограниченного количества аминокислот, как наиболее подходящей для условий Земли. Если природа и предпринимала попытки реализации других типов метаболизма, то они оказались безуспешными, и не имели продолжения.

Накопленная учеными информация интенсивно использовалась при создании улучшенных сельскохозяйственных растений и животных. За прошедшее с начала века время сельское хозяйство кардинально изменилось как отрасль. Основной задачей сельского хозяйства по-прежнему оставалось обеспечение человечества продовольствием, промышленным сырьем, медицинскими и фармацевтическими препаратами. Теперь эта задача решалась за счет активного использования улучшенных растений и животных, имеющих эталонный геном, вобравший в себя лучшие видовые признаки. Для тех же целей использовались трансгенные организмы, вобравшие в себя лучшие признаки многих видов растительных и животных организмов.

Урожайность улучшенных сельскохозяйственных растений в одних и тех же климатических условиях, по сравнению с традиционными сортами и видами растений, культивируемых в начале века, повысилась в пять-десять раз. Устойчивость сельскохозяйственных растений к вредителям разного рода повысилась настолько, что отпала необходимость в применении гербицидов и пестицидов. Сельскохозяйственные животные также приобрели повышенную устойчивость к болезням и вредным химическим веществам. Кроме этого их продуктивность достигла максимально возможных показателей. В сельском хозяйстве наступил «золотой век». Независимо от климатических и погодных условий фермеры получали стабильно высокие урожаи, используя в сельскохозяйственном производстве оптимизированные и улучшенные виды и сорта растений. На одних и тех же земельных угодьях теперь можно было выращивать практически все существующие на планете полезные растения. В пустыне неплохо росли северные ягоды и грибы, а вблизи полярного круга, вместе с морошкой и брусникой, плодоносили финиками и бананами трансгенные растительные организмы. Использование улучшенных и трансгенных организмов решало для владельцев земельных участков проблему обеспечения своих семей продуктами питания, одеждой и многими другими необходимыми предметами и веществами, в необходимом количестве и при максимальном разнообразии. Тем самым человек реализовывал присущее ему стремление к независимости и автономности.

Знания о метаболизме белковых организмов были систематизированы и в виде последовательностей метаболических реакций сведены в базу данных. Последовательности метаболических реакций были разбиты на группы, отвечающие за выполнение определенных функций. Таким образом, были выделены миллионы коротких и длинных последовательностей метаболических реакций, способных обеспечить стабильное выполнение всех жизненно важных функций, необходимых для функционирующего организма. В одних случаях необходимые функции обеспечивались единичными метаболическими реакциями, в других случаях их реализация была результатом множества согласованных метаболических реакций. Последовательности метаболических реакций, свойственных земной биосфере, отбирались на протяжении миллионов лет эволюционного процесса, и оптимально соответствовали условиям окружающей среды на планете. Такие последовательности метаболических реакций, отшлифованные самой Природой, можно было использовать при проектировании новых жизненных форм, предназначенных для заселения планет, на которых условия окружающей среды были подобными условиям Земли. Принципиальных или непреодолимых препятствий при создании таких организмов не предвиделось. Трансгенные и искусственные организмы для земных нужд создавались уже достаточно давно и, в целом, хорошо себя зарекомендовали.

Все создаваемые трансгенные и искусственные организмы можно было разделить на две группы, существенно различающиеся между собой. Первая группа включала в себе организмы, способные расти, развиваться, выполнять полезные функции, но не способные к самостоятельному воспроизводству. Для их размножения (тиражирования) применялись методы генной инженерии, с помощью которых в лабораторных условиях создавалась первичная клетка, из которой впоследствии развивался целостный организм.

Вторая группа объединяла созданные человеком организмы, способные к самостоятельному воспроизводству, что являлось вершиной научного гения и технического искусства. Эти растительные и животные организмы, ранее не существовавшие на нашей планете, были сконструированы на основе генетического материала земной биосферы и известных последовательностей метаболических реакций. Эти полноценные во всех отношениях организмы, были сконструированы таким образом, что могли в дальнейшем самостоятельно существовать и совершенствоваться в рамках естественного эволюционного процесса, без участия человека.

Для экологического оздоровления окружающей среды зачастую применялись искусственные организмы, способные выполнять функции, не свойственные представителям земной биосферы. Организмы с подобными функциями просто не успели появиться в процессе эволюции, поскольку на Земле на протяжении миллионов лет не существовало химических соединений искусственного происхождения, которые могли повлиять на формирование и отбор метаболических реакций. Эффективное оздоровление окружающей среды, если смотреть на эту задачу с точки зрения биохимии, могло быть осуществлено при условии массового применения существующих земных организмов, метаболические реакции которых должны быть изменены. Создание искусственных организмов, потребляющих химические соединения, вредные с точки зрения человека, и жизненно необходимые для обеспечения метаболических процессов этих организмов, позволило бы решить многие экологические проблемы минимальными средствами.

Эксперименты по созданию организмов с измененным метаболизмом проводились уже несколько десятилетий, и многие теоретические разработки были успешно реализованы. Касалось, это в первую очередь, микроорганизмов, дрожжей, грибов и других простых организмов. Степень изменения метаболизма базового организма могла быть разной, но для решения практических задач, в основном, применялись организмы с минимальными изменениями (одной последовательности метаболических реакций) для выполнения узких функций. Но даже минимальное изменение метаболизма влекло за собой необходимость учета новых биохимических реакций и белков в наследственном материале, а также разработку искусственных генов и имплантацию их в ДНК базового организма.

Важным достижением ученых стало создание организмов, имеющих измененный метаболизм, способных к самостоятельному размножению. Понятно, что для простейших организмов это условие было просто необходимым. Например, вырастить овцу с измененным метаболизмом, шерсть которой будет способна противостоять огню, можно из клетки, собранной в лабораторных условиях методами генной инженерии. Этими же методами можно создать и тысячи овец. Но вот вырастить поштучно триллионную армию искусственных микроорганизмов, способных отыскать и переработать ядохимикаты, разбросанные по всем свалкам мира, было невозможно. Для этого требовалось задействовать природные механизмы наследования и размножения. Поэтому, важнейшими задачами биохимии и генетики оставались разработка эффективных механизмов наследования искусственных признаков (новых метаболических реакций и новых белков) и их гармоничное объединение с уже существующими природными механизмами. И в этом направлении ученые достигли определенного прогресса.

Шаг за шагом, продвигаясь от простых лабораторных опытов к сложному виртуальному проектированию, ученые в последние годы текущего десятилетия приступили к созданию сложных организмов с измененным метаболизмом. Первым серьезным успехом стало создание искусственного организма способного перерабатывать и обезвреживать в районах старых промышленных свалок и захоронений несколько видов токсичных химических соединений. Основой нового организма стал организм дождевого червя, чей геном был модифицирован искусственными генами, кодирующими ряд метаболических реакций, способных обезвреживать токсичные вещества. Такой искусственный организм имел механизмы самовоспроизведения, размножался почкованием и нуждался в регулярном потреблении веществ, которые для других форм земной жизни были токсичными. Более того, уменьшение токсичных веществ в окружающей природной среде, и, как следствие, недостаток их в рационе питания искусственного организма, приводил к его гибели.

Следующим неизбежным этапом в эволюции искусственных организмов стало их сосуществование с земными организмами в экологических системах. Такие экологические системы начали образовываться самостоятельно и повсеместно вследствие планового или случайного попадания искусственных организмов в среду обитания, заселенную земными организмами. Изучение подобных объектов представляло огромный интерес, как опытный материал для будущего проектирования искусственных биоценозов и экологических систем. Соседство с множеством земных организмов в общих экологических системах, оказывало на искусственные организмы мощное многостороннее воздействие. Такие аспекты как использование земными организмами в пищу искусственных организмов, случаи симбиотического сосуществования обеих типов организмов, влияние продуктов жизнедеятельности земных организмов на метаболизм и наследственный материал искусственных форм жизни, и многие другие требовали тщательного изучения.

Вся собираемая информация, по мере поступления анализировалась и систематизировалась. Особенный интерес ученых и мировой общественности вызывали эволюционные процессы в экологических системах со смешанными формами жизни, естественными и искусственными. Корректируемые человеком процессы сосуществования в природных условиях земных и немногочисленных пока еще искусственных организмов, созданных для решения специальных задач, представляли собой первый этап эволюции смешанных экосистем.

Глобальной задачей, решение которой ожидалось в недалеком будущем, являлось создание искусственных экологических систем для заселения планет с разнообразными природными условиями и химическим составом. Речь шла о заселении планет Солнечной системы, а также планет других звездных систем сообществами организмов, имеющих различные типы метаболизма. Следствием длительного существования подобных искусственных экологических систем на планетах могло стать как изменение природных условий этих планет, так и появление разумного существа в процессе неконтролируемой или поднадзорной эволюции сообществ искусственных организмов. Распространение экосистем смешанного типа и последующая их эволюция под контролем человеческого разума, как прогнозировали ученые, станут основой экспансии человека в Галактике. Такой подход представлялся наиболее разумным и естественным, поскольку он был максимально приближен к природным эволюционным процессам.

Для человеческого общества создание совершенных смешанных экосистем представляло огромный интерес с точки зрения их использования в химии, фармацевтике и сельском хозяйстве. Широкое применение смешанных экологических систем во многих отраслях промышленности в скором будущем могло привести к изменению многих существующих технологий. В промышленных экосистемах производственные функции будут выполняться организмами с различным типом метаболизма. Наряду с привычными биотехнологиями ожидалось скорое появление технологий, основанных на эффективном использовании последовательностей метаболических реакций небелковых форм жизни. Многие отрасли промышленности издавна нуждались в организмах, способных перерабатывать и видоизменять минеральное сырье и искусственные неорганические материалы, осуществлять добычу полезных ископаемых и утилизировать опасные отходы. Существующие биотехнологии не в состоянии были удовлетворить разносторонние потребности земной промышленности. Именно этим объяснялось существование многих гигантских металлургических и химических предприятий, этих промышленных монстров, заполняющих производственную нишу не подвластную биотехнологиям. Теперь же появились альтернативные технологии и инструменты, способные вытеснить из промышленного производства планеты гигантские предприятия и сделать это навсегда.

Создание смешанных экосистем оказывало опосредованное влияние на формирование целей существования человечества в целом и отдельных людей, на уровень интеллектуального развития и психологическое состояние человека. Эффективное и бесперебойное обеспечение человечества всем необходимым (материальными и информационными ресурсами), все более легкое и полное удовлетворение возникающих потребностей, способствовало увеличению количества свободного времени в жизни большинства людей. Время такого вынужденного досуга необходимо было чем-то заполнять, чтобы человек не деградировал как личность. Только творчество во всех своих проявлениях могло без ущерба для психического состояния индивидуума и общества в целом, заполнить время досуга, которое многие люди традиционно использовали попусту. Новый вид искусства – создание личных и индивидуальных экологических систем обещал в ближайшие десятилетия поднять на новый уровень мироощущение и нравственность каждого человека.

Продолжало интенсивно развиваться производство пищевых продуктов индивидуального назначения. Исторически так сложилось, что большинство людей традиционно потребляло примерно одинаковый набор продуктов, несмотря на индивидуальные особенности и потребности собственного организма. Принято было считать, что организм сам выберет для себя нужные компоненты. В большинстве случаев так и происходило. Однако при болезнях, перенапряжении, усталости, эмоциональных перегрузках, акклиматизации и во многих других случаях человеческому организму требовался индивидуальный набор питательных веществ. Общепринятый упрощенный подход к питанию не отвечал современным взглядам на необходимость сбалансированного и оптимального снабжения человеческого организма необходимыми веществами. Специалисты медики давно пришли к убеждению, что при подборе рациона питания необходимо учитывать индивидуальные особенности и текущее состояние организма человека. И мелочей в вопросах питания нет и быть не может.

Пищевая и фармацевтическая отрасли достаточно быстро отреагировали на рекомендации ученых разработкой профилактических пищевых продуктов. Эти продукты нельзя было отнести, строго говоря, к продуктам питания, поскольку они частично выполняли функции, свойственные лекарственным препаратам. Но и лекарственными препаратами их можно было назвать с натяжкой, так как они были направлены в первую очередь на профилактику, на улучшение состояния человеческого организма, в том числе за счет сбалансированного снабжения белками, жирами и углеводами. Новые продукты питания насчитывали более сотни разновидностей и были предназначены для потребления различными группами населения. При выдаче рекомендаций по потреблению профилактических пищевых продуктов обязательно учитывались особенности метаболизма и индивидуальные признаки человека, его национальность, профессия, возраст, пол, время года и многие другие факторы.

Теоретической основой для разработки и производства нового класса продуктов стало утверждение, что в различные периоды своей жизни человек должен потреблять неодинаковую по химическому составу пищу. Новый подход к вопросам питания привел к появлению на потребительском рынке сотен новых пищевых продуктов помимо множества уже существующих, традиционно производимых пищевой индустрией. На бурно развивающуюся пищевую индустрию работали многие учреждения науки. Разработка новых пищевых продуктов потребовала от генных инженеров и конструкторов химических соединений создания сотен видов трансгенных и искусственных растительных и животных организмов, способных продуцировать необходимые компоненты для пищевой индустрии. Фармацевтика передала производителям пищи значительную часть своих функций. Теперь разнообразные биологически активные вещества, ферменты, гормоны входили в состав пищевых продуктов и производились путем естественного синтеза внутри трансгенных организмов.

Индивидуальные показания для выбора пищевых продуктов назначались домашними медицинскими комплексами, которые осуществляли постоянный контроль над состоянием человеческого организма. Многие люди к этому времени имели в своем организме как минимум одного функционирующего молекулярного робота-диагноста, который отслеживал в режиме реального времени отклонение характеристик внутренней среды организма от оптимальных параметров. Поступающая информация незамедлительно анализировалась медицинским компьютером, тут же определялись негативные факторы и тенденции, после чего осуществлялась подборка продуктов питания, оптимальных для текущего состояния организма. Постоянное слежение за реальными потребностями организма при всей своей простоте, приводило к великолепным результатам. У человека появлялось хорошее настроение и активное отношение к окружающей действительности, увеличивалась работоспособность, улучшалось самочувствие. Все эти положительные факторы сказывались на протяжении многих недель и месяцев, и в конечном итоге давали ощутимую прибавку к продолжительности жизни каждого человека. У пациентов, потребляющих пищевые продукты по индивидуальным показаниям, резко снижалась потребность в лечении, поскольку течение болезней, в том числе хронических, многократно облегчалось при сбалансированном питании.

Колоссальные вычислительные возможности компьютеров, а также совершенное программное обеспечение способствовали тихому перевороту во многих науках. В первую очередь это относилось к химии, являющейся первоосновой большинства наук, в том числе и наук о жизни. В течение нескольких десятилетий ушли в прошлое индустриальные методы комбинаторной химии, с ее многочисленными практическими экспериментами. Теперь отработка химических технологий, а также конструирование и оптимизация химических соединений осуществлялись на компьютерных моделях. В едином пространстве виртуального моделирования функционировал химический уровень, второй по величине после биологического, который включал в себя информацию о составе, свойствах и структуре всех известных химических соединений, о принципах и законах осуществления химических реакций. Создание этого совершенного инструмента, необходимого для развития земной науки подвело итоги многолетнего труда миллионов химиков, физиков и программистов.

Химический уровень ЕПВМ позволял не только решать множество разнообразных задач, но и наблюдать за ходом их решения в режиме реального времени. Например, весьма познавательной являлась картина взаимодействия друг с другом нескольких химических соединений. Химические реакции с одновременным участием двух-трех различных молекул можно было моделировать с любой степенью точности, вплоть до уровня детализации, учитывающего квантовые эффекты. Однако большинство задач решалось на основе упрощенного представления об устройстве молекул химических соединений, основанного на теоретическом распределении в пространстве химической активности электронно-полевых оболочек. Большинство используемых моделей были интерактивными, и это позволяло исследователям в ходе моделирования виртуальных химических реакций и процессов, влиять на начальные и текущие параметры, изменяя их величину и влияние на исследуемый объект. При необходимости можно было сменить традиционную роль стороннего наблюдателя за процессом непосредственным участием в виртуальной химической реакции. Программное обеспечение создавало для наблюдателя эффект присутствия в любом месте виртуального пространства химических реакций, и позволяло ему с любого ракурса отслеживать течение исследуемого процесса.

Химическая информация являлась удобной для систематизации и упорядочения, что давало возможность проводить автоматизированный, без участия человека, поиск потенциально реализуемых химических соединений. Многие ученые считали осуществимым синтез в виртуальном пространстве всех возможных в природе химических соединений. Ведь при всем своем потрясающем многообразии, химия все же была конечна. Но даже мощности современных компьютеров было недостаточно для виртуального синтеза всех возможных химических соединений. Разгадка тайн химии все еще являлась делом будущего, пусть недалекого, но будущего. Да и особенной потребности в решении такой проблемы пока не существовало.

Технологии компьютерного отбора перспективных химических соединений способствовали появлению на практике новых материалов с заданными свойствами. Причем новые материалы имели характеристики, приближенные к теоретически возможным показателям. Их практическому воплощению предшествовала оптимизация химической структуры и отработка технологий получения в пространстве виртуального моделирования. Миллионы и миллионы вариантов пространственного расположения молекул, их состава, параметров окружающей среды, изучались интеллектуальными программами и безжалостно отсекались, если хотя бы немного не соответствовали заданным критериям. Химический уровень ЕПВМ содержал также подуровни, отображающие макроструктуру вещества (кристаллическое строение, трехмерную структуру, включения, дислокации и т. п.). На этих подуровнях удобно было отрабатывать технологии получения композиционных материалов, сложных сплавов, смесей и т.п. При отработке химических технологий изменению подвергались параметры рабочей среды, или иными словами исходные условия процесса получения новых материалов.

Такой совершенный инструмент как ЕПВМ нашел свое применение в самых различных областях человеческой деятельности. Использование его возможностей в материаловедении позволило достичь теоретического предела характеристик многих материалов. Дальнейшее улучшение этих характеристик не представлялось возможным. Особенно это относилось к конструкционным материалам из сплавов на основе железа, традиционно используемым в технических устройствах, в экстремальных условиях эксплуатации. Именно в области конструирования машин и механизмов процессы компьютерного отбора материалов шли наиболее интенсивно. Тяжелые условия эксплуатации конструкционных материалов характеризовались высокими температурами и нагрузками, и это сужало количество возможных компонентов. Вскоре удалось достичь теоретического предела характеристик для некоторых металлических сплавов, которые теперь имели рабочую температуру до 4500 градусов по Цельсию, и могли работать десятки тысяч часов в окислительной атмосфере и сотни тысяч часов в слабоокислительной атмосфере. Такие показатели устраивали производителей авиационной и космической техники. Дальнейшее совершенствование характеристик авиакосмических материалов было связано с разработкой высокотемпературных матриц с разделенными свойствами.

За первые полвека третьего тысячелетия привычные для нас транспортные средства значительно преобразились, и огромный вклад в эти изменения был внесен разработчиками новых материалов. Автомобили, самолеты, суда стали более чем на половину легче, чем их предшественники начала века. Снижение веса позволило использовать менее мощные двигатели, которые также имели характеристики близкие к теоретически рассчитанным показателям. Высокая степень очистки компонентов, и, как следствие, повышенная прочность конструкционных материалов широкого назначения, использование молекулярной сборки в производстве ответственных узлов и деталей, общая высокая культура производства, позволили обеспечить качественно новый уровень безопасности для пассажиров и обслуживающего персонала. К тому же был разработан целый ряд индивидуальных защитных приспособлений на основе новейших материалов, что позволило свести к минимуму смертность от несчастных случаев на всех видах транспорта, в том числе и при авиационных перевозках пассажиров.

Процесс совершенствования материалов с заданными свойствами в своем развитии повторял этапы и пути эволюции органической материи, что являлось проявлением общего закона эволюции организованной материи. Методы, выработанные природой в процессе эволюционного совершенствования белковых организмов, успешно использовались человеком при создании совершенных материалов. Среди них важнейшими являлись специализация и совмещение функций, отбор удачных решений, их взрывное развитие, взаимная притирка составляющих. Даже первые металлические сплавы, полученные человеком в далеком прошлом, уже являлись попыткой совмещения в одном объекте веществ с различными свойствами. Со временем базовый подход к совершенствованию материалов, основанный на совмещении в одном объекте веществ с различными свойствами, мало изменился. Только, по причине усложнения требований, предъявляемых к материалам с заданными свойствами, объекты в которых совмещались различные свойства, имели сложную структуру строения и многокомпонентный состав.

Типичный образец материала с заданными свойствами состоял из нескольких совмещенных трехмерных матриц, изготовленных из нитевидных кристаллов высокой чистоты, образующих индивидуальную объемную структуру. Совмещенные матрицы являлись своеобразным «скелетом» для создаваемого материала. На них методами молекулярной сборки собиралась объемная вторичная структура, состоящая из множества компонентов, выполняющих специализированные функции. Размещение в одном объеме различных органических и неорганических соединений, множественные вариации кристаллических структур, целевое размещение примесей, дефектов и дислокаций, применение компонентов с электрическими и магнитными свойствами, порождали неисчислимое количество возможных комбинаций, определяющих разнообразные свойства материалов. Конечно, сложность таких материалов ни в какое сравнение не шла со сложностью строения биологической материи, но это отличие определялось фундаментальными свойствами неживой и живой материи. Неживая материя, к которой относились все созданные материалы с заданными свойствами, не нуждалась в обеспечении питательными веществами, в функционировании системы утилизации отходов жизнедеятельности, и это значительно упрощало ее структуру. А вот органическая, живая материя без обмена веществом и энергией с окружающей средой не могла существовать в принципе. Для обеспечения процессов обмена с окружающей средой требовалось одновременное осуществление тысяч реакций и участие тысяч химических соединений, что предопределяло высочайшую сложность строения органической материи. Оборотной стороной этой сложности была колоссальная плотность разнообразных функций в единице объема живой материи, показатель пока недостижимый для материалов с заданными свойствами.

Дальнейшее развитие материалов с заданными свойствами, как предполагалось, пойдет по пути создания интеллектуальных материалов, материалов с элементами обмена веществ, и их последующего объединения в многофункциональные системы (аналоги существующих функциональных систем живых организмов). Более отдаленным этапом виделось создание псевдоживых небиологических организмов с заданными свойствами, имеющих технический интеллект.

Традиционно повышенное внимание уделялось созданию безотходных технологий и совершенствованию существующих технологий синтеза веществ. Все чаще и в больших объемах в химическом производстве применялись эволюционирующие катализаторы. Данный класс катализаторов был разработан для осуществления многоэтапных процессов синтеза химических продуктов. В ходе многоэтапного процесса синтеза первоначальный катализатор, отработав на первом этапе, видоизменялся таким образом, что приобретал новые каталитические свойства, необходимые для осуществления следующего этапа синтеза. Такой процесс преобразования катализаторов мог идти на протяжении всех этапов синтеза, вплоть до получения конечного продукта. Использование эволюционирующих катализаторов позволило в несколько раз уменьшить потребность химических производств в оборудовании и производственных площадях, и благотворно влияло на экологию окружающей среды.

Настоящим венцом научных и технологических достижений в области безотходных технологий стали технологии молекулярной сборки вещества. Поскольку молекулярная сборка производилась на уровне атомов и молекул, то априори выдерживалась высокая точность геометрических размеров и чистота поверхностей производимых деталей. Поэтому готовые изделия не требовали дополнительной обработки, и их производство не являлось источником отходов. Технологии молекулярной сборки базировались на принципе использования минимального количества вещества, не более чем требовалось для производства конечного продукта. Остатки растворов, расплавов, газовых смесей, не использованные в процессе получения конечного продукта, и могли быть повторно использованы в процессах молекулярной сборки последующих материалов или деталей. Данные технологии требовали высокоточного, прецизионного оборудования и развитой индустрии, производящей чистые химические соединения. И хотя, они являлись почти идеальными с точки зрения экологии, на самом деле пресс экологического воздействия на окружающую среду просто был перенесен в отрасли, производящие чистые химические соединения. Правда в химической промышленности проблема экологического воздействия на природу успешно решалась путем конструирования и создания специализированных катализаторов, разрабатываемых едва ли не для каждого отдельного продукта из ассортимента химической продукции, производимой в мире. Все эти меры, направленные на исключение негативного воздействия на окружающую среду, дополняли эффективные химические и биологические технологии утилизации любых отходов, в том числе опасных и токсичных.

Технологии молекулярной сборки вещества значительно усложнились и, по сути, уже являлись технологиями молекулярной сборки предметов. Первыми изделиями были несложные детали, собранные на каталитических матрицах из простых компонентов. Со временем сложность изделий постоянно росла, также как и число применяемых компонентов. Технологи и инженеры изощрялись в изобретении эффективных способов сборки скрытых и сложных поверхностей изделия, способов бесперебойной подачи в зону сборки изделия необходимых компонентов. Существовало значительное различие в сложности сборки материалов с заданными свойствами, являющихся заготовками для последующей механической обработки, и сборки готовых изделий, не нуждающихся в дополнительной обработке. Второй случай был значительно сложнее, так как требовал применения особо точного оборудования для целевой доставки компонентов, а также средств контроля, не влияющих на ход технологического процесса.

В конечном итоге эта проблема была успешно решена путем применения специализированных молекулярных роботов. В зону молекулярной сборки вводились в необходимом количестве молекулярные роботы, одни из которых осуществляли контроль над ходом процесса, а другие обеспечивали доставку необходимых компонентов в места, труднодоступные для традиционных методов сборки. Молекулярные роботы имели навигационную систему, позволяющую им ориентироваться в трехмерной системе координат, и прецизионную систему перемещения. Лучшие результаты получались, когда сборка изделия производилась из растворов, суспензий, коллоидных взвесей, то есть из жидкой фазы. Это было обусловлено простотой перемещения в пространстве молекулярных роботов в жидкостной среде к любому участку собираемого изделия. Напротив, при молекулярной сборке изделий из газовой фазы возможность перемещения молекулярных роботов в пространстве отсутствовала совсем, любые перемещения производились по поверхности изделия. Роботы-сборщики, оснащенные навигационными устройствами и системой перемещения, могли автоматически выполнять разнообразные программы сборки. Постепенно технологии молекулярной сборки усложнялись, появились установки, способные осуществить молекулярную сборку заданных предметов из обширного набора стандартных компонентов. Так был сделан первый шаг к созданию бытовых молекулярных синтезаторов, устройств многофункциональных, с широким спектром возможностей.

Преимущества технологий молекулярной сборки предметов над традиционными технологиями их изготовления были неоспоримыми и явными. Переход производства в масштабах всей планеты на молекулярную сборку готовых изделий делал просто ненужным большинство из существующих на планете металлообрабатывающих предприятий. Это способствовало экономии всех видов ресурсов, в том числе и трудовых. Молекулярная сборка изделий могла осуществляться в автоматическом режиме, без вмешательства человека. А объединение таких производств и технического искусственного интеллекта, ориентированного на постоянное совершенствование изделий, порождало возможность превентивного удовлетворения новых потребностей человека. Знаменательным явлением стало объединение производственных мощностей по молекулярной сборке в единый производящий конгломерат. Этот процесс происходил на протяжении пятого десятилетия буквально на глазах у людей. Рождалась новая производящая сила, чьим предназначением являлось служение людям. Благородная на первый взгляд цель облегчить существование людей, предоставить им дополнительное время для досуга, воспринималась многими мыслящими членами земного общества весьма неоднозначно, поскольку несла в себе скрытую угрозу деградации человечества.

Набирал силу процесс перемещения химических производств в мировой океан. Этот процесс был обусловлен, в первую очередь, истощением сырьевых источников на суше и неисчерпаемостью запасов сырья в океанических водах. Еще одной причиной являлось повышенное внимание мировой общественности к состоянию земной поверхности, в контексте глобального процесса разрешения экологических проблем. По всему миру осуществлялись структурные преобразования в промышленности и на транспорте, направленные на реконструкцию и улучшение облика планеты. Идея устранить вред, который был нанесен экологии и ландшафту планеты в годы бесконтрольного развития промышленности, овладела сознанием общественности и стала одной из главных движущих сил современности. На таком общем фоне перенесение химических и других производств в мировой океан выглядело вполне закономерным. Освобождающиеся после переноса химических производств земельные участки, предполагалось использовать для создания ландшафтных парков, заселенных восстановленными естественными биоценозами.

Заново построенные химические производства представляли собой плавучие сооружения разной величины. Применение новейших материалов, многочисленных контролирующих систем и искусственного технического интеллекта гарантировало устойчивую, безаварийную работу этих плавучих предприятий и полностью устраняло риск поломок и аварий, способных привести к экологической катастрофе. Типичное химическое производство в рассматриваемый период времени выглядело примерно так. Это было сооружение высотой до ста метров с несколькими палубами, на которых размещались реакторы, трубопроводы, резервуары, энергетическое и вспомогательное оборудование. Весь производственный комплекс мог погружаться в воды мирового океана на глубину до десяти километров, и продолжительное время там функционировать. Глубина погружения определялась давлением, необходимым для осуществления реакций синтеза химических продуктов.

Применение конструкционных материалов с заданными свойствами обеспечивало элементам конструкций возможность без поломок переносить значительные нагрузки и давления. Многочисленные трубопроводы, реакторы, накопительные резервуары и другое химическое оборудование были выполнены в герметичном исполнении. Отсутствие малейших утечек гарантировалось высоким качеством ответственных деталей и узлов, изготовленных методами молекулярной сборки, а также надежными системами контроля и аварийного ремонта. Обеспечение энергией в количестве, необходимом для устойчивого синтеза химических продуктов и для других производственных потребностей, осуществлялось за счет нескольких автономных источников энергии. В качестве источников энергии применялись ядерные мини-реакторы, энергоустановки, работающие на энергии водорода (в том числе и топливные элементы), преобразователи солнечной и тепловой энергии, биологические генераторы электричества. Выбор источников энергии определялся мощностью производства, доступностью тех либо иных энергетических ресурсов, параметрами технических процессов при производстве химических продуктов. При проектировании плавучих химических производств изначально закладывалась возможность быстрой переналадки оборудования для синтеза различных химических продуктов. При необходимости действующее производство автоматически в короткие сроки переходило на выпуск другого химического продукта.

Из химического конструирования, представляющего собой прикладную часть химии, выделилось несколько самостоятельных направлений. Ведущим направлением стало конструирование сложных органических соединений с заданными свойствами. Важность этой группы химических соединений определялась главенствующей ролью сложных органических соединений в эволюции белковой жизни на Земле. Молекулы, участвующие в метаболических процессах живых организмов имели, как правило, сложный состав и структуру. Для обеспечения современных биотехнологий конкурентными белками и другими органическими соединениями, способными биохимические реакции реализуемые в живых организмах, осуществлять более эффективно и в промышленном масштабе, требовалась разработать химические соединения высокого уровня сложности. В рассматриваемый период времени возможности химического конструирования уже были достаточными для того, чтобы на виртуальных моделях отрабатывать оптимальную структуру и состав органических соединений высокой сложности, более сложных, чем созданные природой в процессе эволюции.

Органические соединения высокой сложности были востребованы производством, энергетикой, добывающей промышленностью, не говоря уже о науках и отраслях индустрии, работающих на улучшение человеческого организма. Сложные органические молекулы находили свое применение в каталитической химии, в процессах синтеза и деструкции, при извлечении и утилизации химических продуктов, и во многих других областях человеческой деятельности. Многие такие соединения имели настолько сложную структуру и состав, что могли в строго определенном и неизменном порядке осуществлять до десятка различных химических реакций. По сути, они представляли собой многофункциональные химические мини-производства на уровне отдельных молекул. С появлением новых соединений высокой сложности началась замена многих производств большой химии многофункциональными химическими мини-производствами, и этот процесс существенно уменьшал потребность химической промышленности в традиционном оборудовании, сооружениях и инфраструктуре. К тому же на таких химических мини-производствах начали успешно решаться многие сложные и ранее не решаемые задачи синтеза, извлечения, утилизации многих химических соединений. Одно время у конструкторов химических соединений был в ходу девиз, гласивший, что нет такого химического процесса, который нельзя было бы осуществить с помощью специально сконструированной сложной молекулы. Некоторые химические мини-производства, которые являлись совокупностью специализированных молекул, кроме осуществления процессов синтеза или деструкции, могли автоматически контролировать и восстанавливать целостность своей молекулярной структуры, то есть самостоятельно производить простейший ремонт. Некоторые из химических соединений высокой сложности проявляли элементы самоорганизации, и объединялись в устойчиво функционирующие конгломераты. Дальнейшее изучение химических соединений с такими свойствами продолжали специалисты по конструированию псевдоживых организмов.

Сложность создаваемых органических соединений в некоторых случаях превосходила сложность органических соединений, используемых земными организмами в процессах метаболизма. В связи с возможностью осуществления неконтролируемых химических реакций между искусственными молекулами и биологическими структурами, а также возможным влиянием на наследственный материал земной биосферы, была создана всепланетная служба контроля над разработками химических соединений высокой сложности. Наблюдению и изучению подлежали неизвестные свойства новых соединений, несущие потенциальную опасность для земной биосферы, а также места постоянного использования новых соединений, с целью своевременного отслеживания негативных последствий их применения. Как правило, после использования сложных химических соединений, производственная территория или рабочее пространство полностью очищались от химического материала, чем снижалась опасность неконтролируемого распространения потенциально опасных соединений по планете.

Используя новые химические соединения высокой сложности, удалось решить ряд задач, ранее не подвластных химии. Были синтезированы вещества, способные эффективно поглощать и запасать в виде энергии химических связей энергию электромагнитных колебаний. Диапазон длин волн поглощаемых электромагнитных колебаний был достаточно широк и включал в себя область от коротковолнового рентгеновского излучения до длинноволнового теплового излучения. Некоторые из энергоаккумулирующих соединений были способны отбирать избыточную энергию у возбужденных атомов и молекул, находящихся рядом в окружающей среде. На базе таких соединений создавались аккумуляторы нового поколения, имеющие высокую удельную мощность и неприхотливые в эксплуатации. Такие аккумуляторы с высоким коэффициентом полезного действия, эффективно черпали энергию из окружающей среды и длительно ее сохраняли. Извлечение запасенной энергии осуществлялось простыми способами. Энергоаккумулирующие соединения способны были обеспечить неограниченное число циклов зарядки и разрядки. Эксплуатация аккумуляторов нового поколения была возможна в любых климатических условиях.

Уникальными свойствами выделялся класс химических соединений, способных связывать и сохранять в себе ионы некоторых веществ. Сложные молекулы этих соединений имели двухслойное, а в некоторых случаях и трехслойное строение. Положительный или отрицательный ион удерживался внутри молекулы, которая в целом оставалась нейтральной. За счет изменения пространственного положения внутренних частей молекулы и деформации результирующего электромагнитного поля, дополнительный поглощенный заряд был уравновешен и к тому же защищен от нейтрализации случайными зарядами противоположного знака. После изменения положения в пространстве внутренний слой молекулы приобретал электрический заряд, распределенный по наружной поверхности слоя. Для компенсации этого распределенного заряда приходилось деформировать внешнюю оболочку молекулы, смещая отдельные ее части от состояния электростатического равновесия. В результате поглощенный ион был надежно изолирован от внешних воздействий, а дополнительный заряд перераспределен в пространстве и перенесен на внешнюю оболочку молекулы. При этом внешняя оболочка молекулы слегка деформировалась и могла в таком состоянии находиться продолжительное время. Постороннее энергетическое воздействие в виде кванта энергии или заряженной частицы приводили к упругой деформации внешней оболочки молекулы с последующим сбросом лишней энергии в окружающую среду. При этом энергетическое воздействие не затрагивало внутренний слой, окружающий заряженный ион.

Подобные аккумулирующие соединения хорошо зарекомендовали себя при отрицательных температурах порядка двадцати градусов по Цельсию и ниже, когда тепловые колебания не приводили к скачкообразной нейтрализации заряда иона. При комнатной температуре электрический заряд внутри сложной молекулы сохранялся на протяжении всего нескольких минут, после чего нейтрализовался сторонним энергетическим воздействием.

Во многом неожиданно, с опережением прогнозируемых сроков, начали интенсивно развиваться технологии выращивания жилых и производственных помещений. Эти технологии совсем недавно считались делом завтрашнего дня, образцом будущих совершенных биотехнологий. Однако жизнь распорядилась иначе. Исследовательская информация, накопленная в ходе улучшения сельскохозяйственных растений, а также опыт разработки и создания специализированных белковых организмов, значительно приблизили сроки появления новых технологий.

Как только процессы роста растительных организмов стали управляемыми, немедленно были предприняты попытки применения новых знаний на практике, в самых различных областях человеческой деятельности. Вначале они носили в основном дизайнерский, творческий характер и рассматривались общественностью как разновидность искусства. В оформлении природных и искусственных ландшафтов, в разработке интерьеров бытовых и производственных помещений был наработан первый положительный опыт. На практике отрабатывались методы выращивания предметов заданной формы, цвета и фактуры, совмещения в растительных тканях нескольких полезных функций и др. Вскоре дошел черед и до выращивания несложных помещений. Улучшенные геномы растений несли в себе информацию о пространственном расположении, размерах, этапах роста целостного помещения со всеми присущими ему атрибутами, в том числе полом, потолком, стенами, функциональными нишами и проемами. Такое помещение выращивалось достаточно быстро, от нескольких месяцев до года, и представляло собой объемную конструкцию сложной формы, состоящую из древесных тканей нескольких типов. Например, несущие конструктивные элементы состояли из особо прочной древесины, а те части конструкции, которые не несли механических нагрузок, имели плотную и волокнистую структуру и высокие теплоизолирующие и звукоизолирующие свойства. Функциональное назначение помещений определяло величину, прочность, долговечность и другие параметры выращиваемых растительных конструкций. Так производственные помещения выращивались из плотной, твердой древесины, с множественными элементами усиления и могли переносить значительные механические нагрузки в течение нескольких лет. Для создания жилых помещений, многие из которых предназначались для сезонного использования, применялись разнообразные сорта древесины с индивидуальной структурой, цветом, запахом и т.п. К жилым помещениям предъявлялись повышенные требования, в первую очередь обеспечение безопасности и комфорта для проживающих в них людей. Необходимо заметить, что при выращивании как производственных, так и жилых помещений создавались только лишь грубые конструктивные элементы, такие как стены, потолки, полы, балки и т. п. Какие либо дополнительные элементы, энергетические, информационные и утилизирующие коммуникации, в рассматриваемый период не выращивались, для этого требовался более высокий уровень биотехнологий.

Модифицированные растения, в процессе своей жизнедеятельности ставшие жилыми или производственными помещениями, после выполнения предназначенной программы прекращали свое существование полностью, либо продолжали поддерживать обмен веществ на низком уровне, достаточном для жизнеобеспечения растительного организма. Как правило, первый вариант реализовывался в производственных помещениях, требования к которым носили в основном механический прочностной характер. В жилых помещениях требовалось обеспечить комфортные для человека условия, поэтому растительные организмы продолжали свое развитие, осуществляя обмен веществ с окружающей средой. Благодаря этому в жилых помещениях поддерживался оптимальный микроклимат и состав воздуха. Живые модифицированные растения, представляющие собой жилые помещения, могли реализовать пока еще ограниченное число функций, необходимых для создания комфортных условий проживания. В скором будущем, ожидалось, что количество выполняемых функций и возможностей такого растительного жилища значительно возрастет.

Завершился процесс создания универсальной компьютерной модели человеческого мозга, объединившей в одной модели все ранее существующие частные и локальные модели, имеющие отношение к работе человеческого мозга. Эта модель была выполнена в соответствии с едиными стандартами моделирования в ЕПВМ и являлась одним из важнейших его уровней. Универсальная компьютерная модель человеческого мозга стала наиболее совершенным инструментом познания за всю историю существования науки и техники, к тому же доступным не только для ученых различных специальностей, но и для всех интересующихся. С точки зрения программиста модель представляла собой многоуровневую, сложно структурированную программу, способную обеспечить визуальное сопровождение всех локальных биологических процессов, происходящих в мозгу человека с высокой степенью детализации при интерактивном управлении. Модель была одинаково удобна как для понимания физических и химических процессов, обеспечивающих функционирование человеческого мозга, так и для понимания механизмов психических процессов, происходящих в мозгу человека, и их зависимости от физических и химических параметров внутренней среды организма. Создание подобной модели стало этапом, значимой вехой в развитии всех наук. При помощи нового инструмента познания человек впервые смог прикоснуться к тайнам нематериальных психических процессов, к таинству высшего порядка – процессам, порожденным разумом. Казалось, осталось всего полшага до момента, когда такие категории как интеллект, духовность, творчество станут ясными и понятными, а вслед за этим пониманием придет осознание Разума, его сути и предназначения.

Физические, химические и психологические процессы, обеспечивающие и сопровождающие мышление человека, во все времена интересовали ученых многих специальностей, как первопричина социальных перемен и явлений. Продукты мышления людей, такие как духовность, интеллект, нравственность и мораль, или же такие как бездуховность, глупость, цинизм и безнравственность, формировали историю общества, историю цивилизации. Кроме представителей естественных наук загадка человеческого мышления привлекала внимание философов, религиозных деятелей, общественных деятелей и политиков, а также мудрецов и гениев, в общем, всех думающих людей, которых на планете становилось все больше. И если большинство физико-химические механизмов функционирования человеческого мозга были уже поняты и изучены, то тайна возникновения и предназначения разума, интеллекта все еще оставалась непознанной. В предчувствии скорой разгадки этой тайны замер весь мир. Та бездна, которая скрывалась за этой тайной, может быть, и несла в себе угрозу для человечества, но одновременно давала земной цивилизации качественно иной уровень восприятия и понимания существующей реальности.

Универсальная компьютерная модель человеческого мозга с момента своего создания несла в себе потенциал разумной личности. После первых же месяцев активного обращения ученых к универсальной модели, этот интеллектуальный потенциал начал реализоваться. Уже через год после своего создания универсальная компьютерная модель по таким характеристикам как восприятие действительности и реагирование на окружающий мир, соответствовала уровню развитию трехлетнего ребенка. В дальнейшем контролируемое взвешенное обращение ученых к универсальной модели могло без специального вмешательства привести к развитию разумной личности, зарождению полноценного искусственного интеллекта. Использование компьютерной модели для исследования психических процессов, должно было с неизбежностью привести к приобретению собственного жизненного опыта, полученного на основе анализа жизни общества и отдельных людей, и как следствие, к зрелости компьютерной личности, ее дальнейшему самообразованию.

Иными словами всего несколько лет отделяло человечество от появления полноценного искусственного интеллекта, воспитанного на традициях и принципах человеческого общества, вобравшего в себя и хорошее и плохое из того, чем так богата человеческая цивилизация. Старт этому процессу был дан, но никто не мог дать ответ на вопрос, чем закончиться для земной цивилизации появление искусственного интеллекта. Искусственная личность, способная быть намного совершеннее, чем человек, не имеющая фундаментальных ограничений в своем развитии, могла внести много нового и неожиданного в ход развития земной цивилизации, в том числе и плохого, с точки зрения человека. Это могло произойти без злого умысла, просто потому что критерии оценки хорошего и плохого всегда субъективны и неоднозначны, к тому же они зависят от уровня знаний, и может быть, от иных понятий и категорий, нам еще просто незнакомых. После длительных рассуждений и обсуждений на многочисленных встречах, симпозиумах, виртуальных собраниях, представителями мировых религий, ведущими учеными и политиками, выражающими волю человечества, было принято решение о контролируемом неускоренном обучении компьютерной модели человеческого мозга. Решено было вначале познать то неизвестное, что отличало живой биологический организм от организма разумного, полученные знания сопоставить с возможностями электронного разума, и только после этого дать или не дать добро на самостоятельную эволюцию компьютерной модели человеческого мозга.

В то время как лучшие умы человечества вырабатывали единое мнение по проблеме самостоятельной эволюции универсальной модели человеческого мозга (полноценного искусственного интеллекта), миллионы специалистов использовали существующую модель в своей работе. Происходило беспрестанное уточнение множества тонкостей, частностей и закономерностей, касающихся функционирования человеческого мозга, оптимизации условий осуществления биохимических реакций, допустимых изменений параметров внутренней среды. Казалось, не будет конца вопросам, теориям и гипотезам в отношении работы человеческого мозга, количество которых не уменьшалось. Непрерывная, круглосуточная работа ученых с виртуальной моделью, медленно, но неуклонно приводила к ее уточнению и совершенствованию. В прикладном плане, при помощи универсальной модели, в человеческом мозгу были выделены участки, имеющие определенное функциональное назначение. Также были определены резервные участки, как будто специально оставленные Природой про запас для обеспечения работы новых органов, новых психических и мыслительных процессов. Параллельно исследовались все потенциально реализуемые биохимические и химические реакции, которые могли быть осуществлены в мозгу человека, исходя из существующих вещественных и полевых ресурсов и параметров внутренней среды, но по каким-то причинам эволюцией не использованные. Такие биохимические и химические реакции тщательно изучались на предмет улучшения человеческого организма, и головного мозга в частности. Подвергалась теоретической оптимизации также макроструктура мозговых тканей, структура отдельных участков человеческого мозга, в целях улучшения их конструкционных и функциональных качеств.

Были уточнены резервы человеческого мозга и разработаны методики их использования. Резервы мозга оказались огромными. Существующие представления о том, что мозг человека используется на пятнадцать-двадцать процентов от максимальной мощности и, следовательно, предельно возможным является пятикратное увеличение его мощности, оказались неверными, поскольку отражали только количественную сторону процесса. На самом деле человеческий мозг оказался чрезвычайно гибким органом, способным к автоматической подстройке и самостоятельным структурным изменениям.

Например, скорость параллельной обработки информации могла быть увеличена в сотни раз в сравнении со среднестатистическими показателями, при условии выполнения определенных условий. Эти условия заключались в необходимости обучить мозг человека параллельной работе над несколькими разнородными вопросами. Для этого требовалось либо принудительно изменить привычный механизм восприятия и обработки информации, либо инициировать запуск самостоятельных структурных изменений в мозгу человека. На практике это означало выделение функциональных групп нейронов, участвующих в решении сложных задач, и дальнейшее их подключение по новой оптимизированной схеме. При этом изменения в строении и структуре человеческого мозга изначально планировались как самые минимальные. Сложность подобного подхода заключалась в необходимости обеспечить воздействие на сотни миллионов нейронов и клеток других тканей. Причем для одних групп нейронов требовалась изоляция от излишних сигналов, для других переориентирование на новые раздражители (химические, электрические сигналы), поставляемые органами чувств или другими отделами мозга. Конечно, наиболее предпочтительным способом являлось поэтапное направленное изменение структуры мозга, с максимальным использованием существующих ресурсов человеческого организма.

Запоминание больших объемов информации человеком также могло вестись со скоростью, большей, чем усредненные показатели, ориентировочно в пятьдесят-сто раз. Для этого поступающую в мозг человека информацию необходимо было преобразовать в последовательность электрических сигналов, удобных для одновременной доставки к параллельно функционирующим группам нейронов, обеспечивающим быстрое запоминание информации.

Упрощенно говоря, увеличение возможностей обработки и запоминания информации требовало формирования в человеческом мозгу, в той его части, которая не связана с безусловными рефлексами и подсознанием, нескольких десятков функциональных групп нейронов, способных к одновременной параллельной работе. В этом случае, в мозгу человека формировались десятки резервных центров обработки и запоминания информации, которые индивидуум мог подключать сознательно по своему желанию, либо на подсознательном уровне при необходимости. В информационно ненасыщенный период, на досуге или во время сна, мозг человека работал в обычном режиме при полностью незадействованных резервах.

Оптимизация работы головного мозга путем формирования нескольких параллельно функционирующих центров обработки и запоминания информации, не являлась чуждым процессом для человека. Именно такие изменения происходили в головном мозгу людей с выдающимися умственными способностями. Люди-счетчики, люди с феноменальной памятью, люди, способные одновременно решать несколько задач или делать несколько дел, показывали чудеса, основанные на наличии в своем мозгу центров параллельной обработки информации. Подобная организация работы мозга в основном была врожденной, определяемой уникальным набором генов или случайными генетическими нарушениями. Однако в некоторых случаях феноменальные возможности и качества приобретались человеком в процессе длительных занятий и тренировок, причем механизм подобного волевого регулирования все еще оставался не до конца выясненным. Знания, полученные при исследовании мозгового функционирования, способствовали выработке эффективных методик для тренировки головного мозга. Уже первое применение этих методик для самостоятельной оптимизации работы мозга, позволило без чрезмерных усилий увеличить объемы запоминания информации и скорость ее обработки в несколько раз. Последующее совершенствование возможностей мозга по восприятию и запоминанию больших объемов информации, требовало преодоления некоторых физиологических пределов и ограничений. Например, обеспечение нейронов необходимыми объемами кислорода и питательных веществ, а также утилизация отходов интенсивной мозговой деятельности ограничивались возможностями кровеносной системы человека. Поэтому, повышение мощности человеческого мозга без нанесения вреда остальным системам организма, могло быть осуществлено не более чем в несколько раз. Дальнейшее увеличение мощности человеческого мозга требовало адекватного изменения многих систем человеческого организма.

Формирование функциональных групп нейронов и включение их в параллельную работу, позволило использовать кибернетические устройства (порты), через которые человек мог получать необходимую информацию в виде нескольких независимых потоков. Если ранее, подключение к компьютерной сети зрительного или слухового нервов базировалось на принципе или-или, то есть человек видел либо естественное изображение, либо картинку компьютера, то применение кибернетического порта, имеющего несколько параллельных каналов связи с мозгом человека, позволяло одновременно воспринимать и обрабатывать несколько независимых изображений. Причем это не влияло на качество восприятия обычной информации органами чувств, они работали в привычном доминирующем режиме. Преградой для прямого общения человека и компьютера оставались принципиальные отличия в механизмах передачи информационных сигналов в компьютерных и нейронных сетях, и способы их обработки.

Распараллеливание информационных потоков, поступающих в мозг человека, существенно облегчило общение между человеком и компьютером. Принципы обработки информации в мозгу человека несколько приблизились к принципам, свойственным кибернетическим системам. Одновременно с этим компьютеры стали комплектоваться адаптерами, предназначенными для прямого подключения к человеческому мозгу. Информация на выходе такого адаптера была представлена в виде последовательности электрических сигналов различной интенсивности и длительности, более подходящих для обработки человеческим мозгом. Имплантация кибернетических портов в мозг человека, позволяла как кратковременно, так и на постоянной основе подключать к нему несложные устройства, в том числе электронные переводчики, базы данных и средства связи. Происходил процесс объединения, сближения двух систем восприятия и обработки информации – кибернетической и биологической. Каждая из этих систем имела собственные достоинства и недостатки. Использование кибернетических устройств восприятия и обработки информации могло сделать память человека абсолютной, и не только в плане запоминания текстовой и образной информации, но и по отношению к эмоциональным и психологическим состояниям, возникающим на протяжении всей человеческой жизни. Следствием этого являлась способность вызывать из памяти любое эмоциональное или психологическое состояние по желанию либо по необходимости, что соответствовало тенденциям в обществе, направленным на независимое и свободное существование каждого индивидуума. Еще одним положительным аспектом сближения человека и компьютера являлась возможность для каждого индивидуума владеть огромным запасом знаний, которые содержались в базах данных, носимых человеком постоянно. Это способствовало самостоятельному обучению и воспитанию, делало творчество процессом общедоступным и массовым.

Итогом продолжительной работы ученых стала расшифровка процессов и понимание механизмов, обуславливающих возникновение в человеческом мозгу эмоций и чувств, этой первоосновы социальной эволюции человечества. Общие принципы формирования эмоций, чувств и страстей, связанные с образованием устойчивых связей в мозгу человека, были известны уже давно. Нюансы же возникновения определенных эмоций и чувств были обусловлены взаимодействием собственных и привнесенных в мозг человека химических соединений, образованием устойчивых электрических, химических и механических связей между отдельными группами нейронов. Другими словами эмоциональные и психологические состояния человека напрямую зависели от изменения концентрации многих химических соединений в мозгу человека.

При создании компьютерной модели человеческого мозга были учтены известные и свойственные реально существующим личностям психологические и эмоциональные состояния. Добротное программное обеспечение повторяло работу естественных механизмов возникновения и затухания психологических и эмоциональных состояний человека. Процессы возникновения определенных эмоций и чувств, с детализацией до уровня взаимодействия электронных оболочек, являлись неотъемлемой частью компьютерной модели. Для отображения этих процессов в электронной форме физиологам и психологам пришлось провести миллионы и миллионы экспериментов над добровольцами.

В мозг добровольцев вводились сотни молекулярных роботов для измерения электрохимических потенциалов и концентраций химических соединений в определенных участках головного мозга. После определения привычной картины распределения концентраций и электрохимических потенциалов, у испытуемого вызывались определенные эмоции, факт возникновения которых подтверждался контрольными системами. На протяжении всего времени существования вызванной эмоции, концентрации химических соединений и значения электрохимических потенциалов в возбужденных участках мозга тщательно фиксировались. Последующий анализ полученных данных выявлял скрытые взаимосвязи, неявные корреляции между физико-химическими параметрами мозга и психологическим состоянием человека. В результате обработки данных становилось ясным, какие параметры необходимо изменить в мозгу человека, чтобы получить нужное эмоциональное состояние.

Постепенно пришло понимание механизмов поддержания определенных эмоциональных состояний в мозгу человека в течение длительного времени, то есть понимание механизмов формирования чувств. Местами входа информационных сигналов, формирующих эмоции и чувства, являлись находящиеся в мозгу человека активные точки, через которые производился обмен веществом и энергией с окружающей средой. Информационными сигналами являлись концентрации химических соединений, электрические и электрохимические потенциалы. Текущее эмоциональное состояние человека могло быть переписано в электронном виде, с возможностью дальнейшего хранения и воспроизведения. Подобное отображение человеческих чувств и эмоций в электронной форме, доступной для компьютерного восприятия, создавало предпосылки для использования человеческих психологических и эмоциональных состояний в процессах обучения и воспитания искусственного интеллекта. Это являлось началом создания языка эмоционального общения, предназначенного для общения на равных человека и компьютера. Этот язык изначально близкий человеку, но чуждый компьютеру, должен был способствовать появлению полноценных виртуальных личностей, чувствующих и думающих сходным с человеком образом.

Все данные, полученные при изучении механизмов формирования эмоций и чувств человека, переводились в электронную форму. Была сформирована целая картотека эмоциональных и психологических состояний человека, которая включала в себя десятки тысяч описаний реально существующих состояний. Конечно, типичных эмоций и чувств можно было выделить не так уж много, всего лишь около двух сотен, но каждый человек вносил в переживаемую эмоцию свой индивидуальный вклад, личное восприятие. Поэтому, строго говоря, эмоциональных и психологических состояний, полностью идентичных друг другу, вообще не существовало. Одни люди чувствовали острее, переживали сильнее, другим были присущи всего несколько базовых эмоций. Говорить о том, что чье-то психологическое или эмоциональное состояние было лучше, а чье-то хуже, было бы неправильно, все они являлись проявлением человеческой индивидуальности. На эти различия в психологии и чувствовании отдельных людей опирался в целом здоровый организм человеческой цивилизации. Именно благодаря этим различиям происходила смена исторических эпох, осуществлялся научно-технический прогресс.

Самого тщательного изучения требовали повсеместно встречающиеся в реальной жизни случаи сочетания нескольких эмоций, различных по своей интенсивности. Таких эмоциональных сочетаний существовало бесконечное множество, и этим определялась необходимость поиска и отбора лучшего в человеческой психике. Именно сложные, смешанные и неоднозначные эмоции в основном определяли человеческие поступки и решения в реальной жизни. Классифицировать психологические и эмоциональные состояния людей было достаточно сложно, поскольку многочисленные сочетания эмоций порождали тысячи и тысячи возможных состояний человеческой психики.

Отображение эмоций и чувств в электронном виде стало первым шагом человечества в будущее, в котором людям будут свойственны новые эмоции и чувства. Создание новых искусственных эмоций и чувств, улучшающих психологическое устройство человека, все еще оставалось делом будущего. А вот для экспериментов с компьютерной моделью человеческого мозга, и для разработки полноценного искусственного интеллекта электронная форма психологических и эмоциональных состояний была необходима уже сегодня. Эти две обширные области использования электронной записи человеческих эмоций и чувств, требовали взвешенного подхода, основанного на принципе «семь раз отмерь, один раз отрежь», и значительных затрат времени для практической реализации теоретических наработок.

Естественным, казалось практическое использование общих для всех людей психологических и эмоциональных состояний, как элементарных составляющих универсального языка общения между людьми. Но существовали трудности, связанные с индивидуальными различиями людей в психологии и физиологии. На практике оказалось несложным зафиксировать переживаемые эмоции человека и перевести их в электронную форму. Гораздо сложнее было воспроизвести, повторить их в мозгу другого человека. Над методами и техническими средствами воспроизведения записанных эмоциональных состояний в головном мозгу разных людей напряженно трудились лучшие специалисты. Обмен эмоциями и чувствами между людьми, когда один человек мог открыть другому свой эмоциональный внутренний мир или сиюминутное психологическое состояние, являлся необычайно важным и перспективным для дальнейшей эволюции человеческого общества.

Практическое применение картотеке психологических и эмоциональных состояний человека было найдено довольно быстро. Бытовые и промышленные роботы, персональные компьютеры для удобства общения с людьми давно уже нуждались в оснащении простейшими эмоциями и чувствами. Оснащение роботов и компьютеров простейшими эмоциями и чувствами в объеме, который не являлся критическим для самозарождения личности, было оправдано во всех отношениях. Например, обучающие роботы и роботы-воспитатели только выигрывали оттого, что во время обучающего процесса могли настраиваться на соответствующее ситуации эмоциональное состояние. Роботы сферы обслуживания, чутко реагировали на настроение посетителей, и автоматически переходили в требуемое эмоциональное состояние, что способствовало открытому доброму общению. Еще большая необходимость в понимании психологического состояния человека и в своевременном сопереживании, возникала при работе диагностических компьютерных комплексов в медицине, психиатрии, социологии.

Дальнейшее использование человеческих чувств и эмоций в робототехнике предполагало быструю индивидуальную подстройку любого интеллектуального устройства под эмоциональное состояние человека. Техника, обслуживающая потребности людей, должна была понимать психологическое состояние человека лучше, чем это осознавал сам человек. Конечно, оснащение электронных мозгов эмоциями не являлось актом создания искусственного интеллекта. Но полноценный искусственный интеллект, дружественный к людям, не мог быть сотворен без оснащения человеческими эмоциями и чувствами. В противном случае это был бы уже нечеловеческий искусственный интеллект. И какие чувства и эмоции, какие моральные и нравственные нормы способны были самостоятельно зародиться в искусственном электронном мозгу, если его не оснастить изначально аксиомами поведения и чувствования, одному Богу было известно.

Бесконтрольное использование электронной картотеки психологических и эмоциональных состояний, оснащение ими в произвольных сочетаниях интеллектуальных устройств, могло привести к появлению интеллектуальных электронных монстров, с извращенными этическими нормами и неадекватными реакциями, способных принимать опасные для жизни людей решения. Например, такие эмоции, как гнев, зависть, жестокость, ненависть и многие другие, попав в электронные мозги медицинского компьютера, могли привести к ущербу для здоровья и даже к гибели пациента. И рассуждать о том, что данный медицинский компьютер не оснащен агрессивным интеллектом, а просто находился в неадекватном ситуации эмоциональном состоянии, могло быть уже и поздно. По этой причине, использование психологических и эмоциональных состояний, свойственных человеку, в технических устройствах проводилось с особой осторожностью. Наличие связанных компьютерных сетей, а также доступ роботов и компьютеров к информационным магистралям, порождали реальную опасность несанкционированного распространения электронных версий негативных человеческих эмоций и психологических состояний.

Перечень достигнутого в текущем десятилетии был бы неполным, если не упомянуть о достижениях в области выращивания человеческого мозга. Речь идет о выращивании изолированного мозга в лабораторных условиях, вне человеческого организма. Выращивание изолированного человеческого мозга было обусловлено необходимостью проведения ряда экспериментов над человеческим мозгом для проверки многочисленных теорий и гипотез. Кроме этого, выращенный девственный мозг мог быть использован для записи в него копии человеческой личности, разумеется, при отработке способов подобного копирования.

Выращивание органов вне человеческого организма практиковалось с начала века, и за прошедшие десятилетия замена изношенных органов человека стала привычной и рядовой процедурой. Выращивание каждого органа начиналось с деления единичной клетки при индивидуальных параметрах температуры, концентраций и химического состава окружающей среды. Реализуя свою генетическую программу роста, клетка развивалась естественным образом в полноценный орган. Если орган, в процессе роста не подвергался улучшениям, то он развивался в соответствии с существующей генетической программой. Если же требовалось не только вырастить функционирующий человеческий орган, но и в процессе роста улучшить его, изменить размеры, структуру свойства, то производилась корректировка естественной генетической программы различными способами.

Мозг является самым сложным органом в организме человека, к тому же выполняющим ответственные и важные функции, поэтому к искусственному выращиванию мозга ученые приступили значительно позже, после наработки опыта практического выращивания других органов. Например, сердце, которое является важнейшим органом человеческого организма, с точки зрения сложности своего строения представляло собой комок мышц, пронизанных кровеносными сосудами и нервами, и выполняло простейшую функцию регулярного сокращения. Функции головного мозга не находилась в прямой зависимости от правильности выращивания его пространственной структуры и формы. Скрупулезно выращенный мозг, состоящий из здоровых клеток и оптимально снабжаемый кислородом и питательными веществами, мог быть мертв функционально. Существовали и обратные случаи, когда искалеченный, сильно поврежденный мозг живого человека выполнял все присущие ему сложные функции, как и прежде.

Поэтому естественным шагом в отношении выращенного вне организма человека мозга являлось его обучение. Обучение мозга могло происходить либо вне человеческого организма, например, в лабораторных исследованиях, что выглядело весьма неоднозначно с точки зрения морали, либо после пересадки живому человеку взамен утратившего свои функции собственного мозга. Подобное решение также не являлось лучшим, поскольку допускало гибель личности уже существующей, и долгое воспитание новой личности в старом теле. Физическое тело менялось проще, чем мозг. Некоторое улучшение функций стареющего мозга, пересаженного в новое физическое тело, все же происходило. Однако этот метод не решал проблему сохранения личности человека кардинально. Поэтому необходимость в операциях по пересадке мозга, при которых не гарантировалось сохранение личности, была спорной. Ученые понимали, что существующие противоречия могли быть устранены кардинально только в случае создания технологий, способных копировать текущее состояние личности человека, с последующим перенесением зафиксированной информации в человеческий мозг, выращенный искусственно.

Ограничение темпов научно-технического прогресса. Серьезные социальные проблемы. Создание интерактивной модели человеческого организма. Создание карт метаболических реакций многих земных организмов. Сотни миллионов людей, выращенных с использованием улучшенного наследственного материала. Рождение первых младенцев с измененным метаболизмом. Вопросы наследования измененного метаболизма. Виртуальное конструирование белковых организмов с использованием нетрадиционных аминокислот. Применение нетрадиционных аминокислот для практического создания простейших организмов. Теоретическое обоснование возможности создания саморегулирующихся искусственных систем с признаками живого. Разработка способов хранения наследственной информации для небелковых форм жизни. Программа очистки объектов окружающей среды от продуктов жизнедеятельности цивилизации. Проектирование и создание индивидуальных экологических систем. Появление новой научной дисциплины «конструирование функциональных систем». Классификация функциональных систем. Белковые полимеры, имеющие сложным образом распределенные в пространстве свойства и функции. Наделение некоторых производств и их частей признаками живых функциональных систем. Широкое применение молекулярных синтезаторов в промышленности и быту. Создание новых интеллектуальных материалов с элементами обмена веществ. Некоторые аспекты заселения планет Солнечной системы интеллектуальными материалами. Создание единого реестра оптимальных технологий. Применение технических защитных систем, базирующихся в мозгу человека. Улучшение человеческого мозга биологическими способами. Естественный предел возможностей человеческого мозга. Применение биологических портов для общения человека и компьютера. Биокомпьютеры на основе оптимизированных мозговых тканей. Обслуживающие многофункциональные устройства, совместимые с биокомпьютерами. Многообразие исполнительных механизмов. Отображение индивидуальных особенностей личности в электронном виде. Ускоренное обучение выращенного в лабораторных условиях человеческого мозга. Прекращение опытов по обучению искусственно выращенного мозга человека. Создание искусственного интеллекта в ограниченном информационном пространстве. Формирование языка эмоционального общения между людьми. Успешное создание первой электронной копии человеческой личности.

Шестое десятилетие внесло неожиданные коррективы в процесс научно-технического прогресса, который характеризовался стабильными темпами развития на протяжении последних ста пятидесяти лет. Впервые за всю историю своего существования человечество встало перед необходимостью экстренного изменения моральных и нравственных ценностей, обусловленного развитием науки и техники. Объективные процессы, происходящие в обществе в последнее время, потребовали замедления темпов научно-технического прогресса, или как минимум его контролируемого развития.

Объединенная мощь единой компьютерной сети, совершенное программное обеспечение, позволили до минимума свести время, необходимое для расчёта последствий того или иного действия, произошедшего или могущего произойти. Мобилизация ресурсов единой компьютерной сети могла быть произведена в течение нескольких десятков минут, поэтому проблема недостатка вычислительных ресурсов, это наказание для учёных начала века, перестала существовать вообще. Подавляющее большинство проблем земной цивилизации, встающих перед учеными, будь то проблемы научные, социальные или производственные, могли быть теперь решены в считанные дни и часы. Сроки их решения более не сдерживали развитие научно-технического прогресса. Иными словами появилась возможность быстро и качественно просчитать отдаленные последствия того или иного события, спрогнозировать варианты развития любого процесса, построить достоверные модели развития любых сложных процессов.

Постановка целей развития цивилизации, осуществляемая научной и политической элитой планеты, и представляющая собой высшее проявление человеческого интеллекта, перестала быть монопольной прерогативой человека. Деятельность технического интеллекта, направленная на по