–проявление нетрадиционных видов симметрии и особых видов сопряжения границ раздела, конформаций (кластеров, частиц, комплексов) с динамически перестраиваемой структурой;

–доминирование над процессами искусственного упорядочения явлений самоупорядочения и самоорганизации, отражающих проявление эффектов матричного копирования и особенностей синтеза в условиях, далеких от равновесных;

–высокая «полевая» (электрическая, магнитная) активность и «каталитическая» (химическая) избирательность поверхностей ансамблей на основе наночастиц, включая интегрированные композиции неорганической и органической природы;

–особый характер протекания процессов передачи энергии, заряда и конформационных изменений, отличающихся низким энергопотреблением, высокой скоростью и носящих признаки кооперативного синергетического процесса.

Приоритеты шестого технологического уклада. Конвергентные системы и бионические технологии

Определяя основные принципы столь бурного развития интегрированных систем на основе наноразмерных элементов, конвергентных (от лат. сonvergere – сближение) систем на основе интеграции наноразмерных элементов различной природы(органической, биоорганической, неорганической), выделим ориентацию на среды и системы, обладающие максимальной физиологической совместимостью с человеческим организмом и информационной адаптивностью к алгоритмам его работы.

Особую роль приобретает именно«интерфейс» между живой и неживой природой. Современное состояние вопроса в области разработки и создания устройств на основе биосред и их аналогов характеризуется следующими направлениями:

–использование биосред в традиционных приборах(например, применение в качестве материалов затвора полевого транзистора или оптического волновода);

–использование биосред в реализации прецезионных технологи-

ческих операций (например, биолитографии с наномолекулярным разрешением);

30

–создание биосенсоров и актюаторов инвазивного и неинвазивного типов для диагностики и коррекции состояния организма;

–создание протезов, обеспечивающих замещение утраченных органов или функций (слух, зрение и даже обоняние);

–попытка создания сверхмощных систем искусственного интеллекта на основе бионейрочипов и сред с нейроподобной структурой.

При рассмотрении биосред как одного из элементов базиса для создания конвергентных искусственных интеллектуальных и сенсорных наносистем будущего, в первую очередь, следует обращать внимание на функционально-технологические особенности, определяемые структурными конформационными свойствами биомолекул и композиций на их основе, в том числе с использованием неорганических матриц. При этом следует учитывать, что конформация является результатом энергетической адаптации на молекулярном уровне. Абстрагируясь от принципов обработки и анализируя только функциональновещественный базис трех наиболее перспективных направлений - ис пользования биосред (биосенсоры, биопротезы и биокомпьютеры), невозможно не обратить внимание на следующие известные особенности биосред, привлекательные для создания на их основе конвергентных систем как в функциональном, так и в технологическом аспектах:

–«биофизическое» преобразование информации, характеризующееся кооперативными нелинейными процессами, глубоким распараллеливанием информационных каналов и генерацией информации;

–«биохимическое» усиление, характеризующееся встроенными источниками энергии и электрического потенциала в сочетании с -пе реносом заряда и энергии практически без потерь;

–селективность по отношению к внешним информационным и технологическим возмущениям, обеспечивающая локализацию и избирательность воздействия;

–синтез сред и систем с использованием процессов матричного копирования, самосборки, самоорганизации, отбора и даже размножения.

Таким образом, биоорганические и конвергентные бионеорганические надмолекулярные композиции за счет структурно-морфроло- гического и химического многообразия, а также особенностей перено-

31

са в них энергии, заряда и проявления свойств, присущих биосредам, могут рассматриваться как основа«функциональных» сред будущего, характеризующихся сверхбольшой информационной емкостью, высокой удельной энергонасыщенностью, селективностью к внешним воздействиям, ассоциативностью и распределенностью процессов обработки информации. В них также могут сочетаться процессы функционирования и самообновляющегося синтеза. Неорганический элемент надмолекулярной композиции может выполнять функции не только субстрата, но и активной диагностирующей или исполнительной среды [10].

Характеризуя современное состояние в области создания интеллектуальных систем в интересах человека и общества(рис. 3), следует определить два наиболее прогрессивных и динамично развивающихся технологических направления:

Рис. 3. Основные направления развития интеллектуальных систем в интересах человека и общества

32

–информационные технологии;

–бионические технологии.

Известные междисциплинарные технологии («BIO-ICT», «MAS- SIVE-ICT», «SMART-ICT») для создания информационно-коммуника- ционных систем нового поколения используют объекты органической природы и комбинации органических и неорганических структур, а также ориентируются на присущие живым системам явления самоорганизации, адаптации и обучения. Для их наиболее эффективного про-

явления создаются сверхбольшие (до 1013) массивы традиционных базовых электронных элементов на кристалле, которые в условиях влияния наноразмерного фактора вступают в синергетическое взаимодействие. Последний факт связан с частым обращением в литературе по нанотехнологии к парадигме: «Сверху-вниз или снизу-вверх?». Формально речь идет о двух возможных направлениях достижения конечного результата в условиях создания объектов индустрии наносистем.

Первое направление – это физический редукционизм типа «от большого к малому путем многократного уменьшения исследуемого (создаваемого) объекта». Так развивается классическая нанотехнология интегральных схем, которая уже давно преодолела100-наномет- ровый рубеж. Однако конструирование сложного, многоэлементного, многоуровневого изделия (например, интегральной схемы) требует системной интеграции для придания системе целостности.

Второе направление реализуется в рамках целостного, так называемого холического подхода, когда исследуют системные свойства искусственно синтезируемого или самоорганизующегося объекта, в основе которого лежат наноразмерные элементы, что наиболее типично для технологии наноматериалов.

Второе направление имеет много общего с первым, так как в рамках эволюционного развития первого направления технологически уже достигнуты элементы с такими размерами (например, 12 нм), при которых их интеграция (самоорганизация) приведет к возникновению функциональных свойств, типичных для кооперативных целостных систем.

33