Диалоги (август 2003 г.) - Александр Гордон

На следующей картинке показано, как первый изомер переходит во второй, второй поглощает свет, переходит в какой-то третий. Видно, что третий изомер появится только тогда, когда было поглощение света ?1 и ?2. Такой процесс, когда какой-то результат появляется только тогда, когда есть воздействие номер 1 и воздействие номер 2 – одинаковые оба – это есть то, что носит название логического умножения, то есть молекула решает логическую задачу.

Видите, как много свойств, напоминающих действие живого организма, фактически, заложено в способности молекул преобразовываться под действием внешнего сигнала. В интерпретации этих свойств, мне кажется, я уже могу разой-тись с другими авторами. Сейчас очень много делается работ, связанных с нося-щейся в воздухе идеей молекулярного компьютера. И большинство работ связаны с тем, что пытаются построить молекулярный компьютер по аналогии с кристал-лическим, то есть тоже работающим по принципу «ноль – единица». Там надеют-ся на что, что это будет меньшего размера, и так далее. Но мне кажется, что не стоит это делать, а стоит использовать те свойства молекулы, о которых мы сей-час говорили. Те свойства молекулы, которые связаны с тем, что она, как слож-ный приёмник, способна решать сложные логические задачи, вплоть до распозна-вания образа. Я думаю, что такой компьютер может оказаться медленнее, чем кристаллический, но он может оказаться гораздо выгоднее для решения многих сложных логических задач.

А теперь давайте опять вернёмся к живому организму. Скажем, к человеку. Мы с вами, по-видимому, очень плохо вычисляем.

А.Г. Хуже компьютера, очевидно, да.

Л.Г. Не просто хуже. Я буду говорить про себя, про вас я не буду говорить, вполне реально, что вы это все умеете делать, но если трехзначное число умно-жить на трехзначное, я могу это сделать на бумажке, а в уме не могу.

А.Г. Я тоже.

Л.Г. Вы, скорее всего, тоже. Но возьмите любого дикаря – у него есть только десять пальцев, но он различит след животного, куда оно пошло, ответит вам на вопрос самец это или самка, вес определит и многое другое. А ведь следы – следы все разные, он работает в условиях нечёткой информации и решает очень сложную задачу распознавания. Я однажды прочитал слова, которые мне очень понравилась, и я их очень часто цитирую: любой ребёнок на расстоянии 10 мет-ров легко отличит кошку от собаки, но попробуйте научить это сделать компью-тёр… Во всяком случае, сейчас пока нет таких устройств, и думаю, что вряд ли появятся, тем более если ставить задачу распознавания в любом ракурсе и тому подобное.

Мне кажется, что здесь есть какой-то момент, связанный с молекулярным миром, потому что молекулы, может быть, гораздо лучше будут приспособлены для создания компьютеров, решающих логические задачи – причём, в условиях нечёткой информации – чем кристаллический компьютер.

Возьмём воздействие света на молекулу. Спектральный состав может быть очень разный, сильно различающийся по интенсивности, пусть даже будут одина-ковые длины волн, но очень сильно различающиеся по интенсивности. Можно показать, что такое устройство будет давать один и тот же ответ (типа распозна-вания некоего образа) в условиях гигантского изменения интенсивности отдель-ных спектральных полос.

А.Г. То есть, мы имеем нечёткую информацию на входе и…

Л.Г. Да. Причём заранее можно не задавать этой информации, вы можете действовать разнообразным образом, результат будет один и тот же. Время, кото-рое будет потребно на создание этого сигнала, окажется разным, но результат бу-дет один и тот же.

Если вы возьмёте кристаллический компьютер и начнёте менять напряжение от 220 до 100 вольт – думаю, он просто работать не будет. А вот молекулярное устройство работать будет.

Мне кажется, повторяю, это моё мнение, что интерес к молекулярному ми-ру и построению молекулярных компьютеров должен быть направлен именно на это. То есть на попытки реализовать те специфические возможности, которые, в принципе, заключены в молекулярных системах. Я уже не говорю о том, что можно построить не только двоичный код, но и более серьёзный, потому что вы можете в одном и том же месте, переводя молекулу из одного изомера в другой, записать ноль, один, два, три – можно и больше сделать.

Конечно, сейчас не совсем ясно, во-первых, как это сделать технически. На простых примерах это понятно, но как это сделать технически? Как извлекать эту информацию, что должно быть действующим фактором? Может быть, свет?

А.Г. Напрашивается свет, да.

Л.Г. Напрашивается свет, да. Но как создать конкретный чип, когда у вас будет много молекул и когда будет много мест, где будет излучаться и погло-щаться энергия – сегодня я не берусь обсуждать этот вопрос, я не знаю. Но те ра-боты, которые мы ведём и я веду, они связаны с тем, что мы пытаемся как-то по-нять, как молекулярные системы могут срабатывать как действительно очень сложные логические элементы и каким образом можно построить какую-то слож-ную систему, опираясь на отдельные свойства отдельных частей в сложной моле-куле.

Сейчас очень большой интерес проявляется именно к сложным молекулам. Есть целая область химии, которая носит название супрамолекулярная химия, где изучаются как раз сложные системы, связанные, например, эквивалентными водородными связями – сложные вещи. В своё время за создание основ такой химии была выдана Нобелевская премия. Сейчас всё больше и больше интереса проявляется к этим молекулярным системам. Думаю, что они могут служить и хорошей основой, во всяком случае, для изучения и, может быть, создания специфических устройств, которые рассчитаны на такую работу.

Иногда пользуются термином «молекулярная машина», сейчас появился такой термин. Это может быть и компьютерное устройство, это может быть хи-мическое устройство, то есть воспринимающее световую информации и выдаю-щее результат в виде другой молекулы, в виде реакции. Это тоже крайне интерес-но, потому что компьютер может воспринять и выдать только электрическую ин-формацию.

А.Г. Я подумал о том, что, может быть, инженерные решения будут заключаться в том, чтобы не отказываться от существующих кристаллических компьютеров, а попытаться сделать гибрид?

Л.Г. Может быть, гибрид, а, может быть, совсем другие устройства. Я как раз считаю, что кристаллические компьютеры и их развитие безусловно полезно. Но в целом ряде случаев они работать не будут, но они будут именно хорошо считать.

А.Г. Почему я и говорю о гибридизации, скорость реакции молекулы всё-таки уступает быстродействию кристаллических машин. Поэтому, если бы можно было сделать так, что какая-то часть функций ложится на обычную вычислитель-ную машину, а там, где она не способна справиться с задачей, где используются неполные, недостаточные данные, включается вот этот модуль.

Л.Г. Вполне реальная вещь. Я просто хотел сказать, что, насколько я знаю эту область (хотя, конечно, я не могу знать всё), сейчас к этому проявляется очень большой интерес. Здесь очень много идей носится в воздухе, их пытаются реализовать теми или другими способами, либо подражая кристаллическому компьютеру, либо думают о том, чтобы создать нечто принципиально новое. Это передовой фронт науки…

Критическая солёность

Участники:

Вадим Дмитриевич Фёдоров – доктор биологических наук

Владислав Вильгельмович Хлебович – доктор биологических наук

Вадим Фёдоров: Несколько десятилетий тому назад возникла проблема Арала. Оказалось, что почему-то вода в Арале стала убывать, причём довольно стремительно. И Арал стал как бы исчезать с карты. И произошли всякие события, которые биологи и экологи должны были объяснить. Неясно было – что же случилось, связано ли это с нашей наукой гидробиологией, связано ли это с гидрогеологией? Во всяком случае, проблема беспокоила всех.

Известно всем, что в Арал впадает две крупных реки: Амударья и Сырдарья. Известно, что эти реки становятся всё мелководнее и мелководнее, потому что их воды разбирают на поливы, во-первых, сельскохозяйственных угодий, во-вторых, происходит рост населения в этом районе, в области дельты. Всё это приводит к тому, что воды всё меньше и меньше впадает в Арал. И в итоге вдруг оказалось, что Арал предстал высыхающим водоёмом. Оказалось так, что в общем-то воды в нём осталось примерно одна треть от того, что было раньше. Поэтому Арал сразу разбился как бы на три части: одна западная, глубоководная, которая существует на протоке, вторая на севере, эту часть питает, в основном, Амударья. Третья на севере, куда впадает Сырдарья, это значительно меньшая часть.

И, собственно, вода всё время испаряется с огромной восточной территории, потому что она мелководна, у неё большая площадь, и отсюда вода естественно уходит вверх, становится недоступной для дальнейшего её использования. И всё было бы хорошо, если бы за эти годы всё время мы не теряли, теряли, теряли эту воду. И в итоге оказалось, что Арал стал очень быстро мелеть. И за эти годы уровень его упал на 15 метров – это очень значительно. Если учесть, что самая глубоководная западная часть, которая соседствует с республикой Узбекистан, сохраняет глубины до 40 метров.