Технологии будущего: от науки к инновациям

Технологические науки — совокупность теоретических и практических дисциплин о процессах, позволяющих получить определенный продукт для дальнейшего целесообразного использования в человеческой деятельности. Все технологические науки заимствуют знание об интересующих их процессах из более фундаментальных, естественных, технических и социальных наук: физики, химии, биологии, материаловедения, сопротивления материалов и т. д. [1]

Важнейшими категориями технологических наук являются: полезность, эффективность, стоимость и себестоимость продукта, его потребительские свойства, безопасность и надежность в использовании. Все эти категории объединяются одним термином — повышением степени полезности абсолютно любой продукции у потребителей, что и является итоговой, конечной целью любой технологии.

Технологии — последовательность материальных процессов и операций, реализация которых приводит к появлению продукта (потребительской стоимости) с необходимыми полезными для дальнейшего использования человеком свойствами. Д. И. Менделеев определял технологию, как учение о выгодных приёмах переработки природных ресурсов в продукты, потребные для применения в жизни людей. Поэтому технологические науки являются фундаментом любых технологий.

Технологические процессы относятся к системе: технологические науки — технология — техника. Эти процессы исследуют, моделируют и разрабатывают в технологических науках, осуществляют — в технологии и реализуют — в технике. При этом технология первична, а техника как результат технологии — вторична. Только полное соответствие технологических параметров их реализации в технике позволяет получить положительные результаты преобразования вещества, энергии и информации.

Таким образом, для возникновения науки необходимо:

-          накопление материала знаний — истоков науки;

-          дифференциация знаний с выделением рационально-практического знания;

-          объективный анализ знаний в познавательных целях;

-          выделение научной деятельности как особого вида гуманитарной, технологической и технической деятельности.

Дальнейшее развитие науки зависит от уровня знаний и интеллекта. Технологическая деятельность человека бесконечно разнообразна с технологическим критерием — что производить, как производить и какими средствами труда. [1]

В целом технологические науки подразделяются на теоретико-технологические науки, занимающиеся производством знаний о своих технологических объектах, и инженерно-технологические научные дисциплины. Теоретическая технология изучает и описывает закономерности предметного взаимодействия, устанавливает параметры и условия протекания процессов преобразования вещества, энергии и информации. Инженерная технология занимается конкретизацией теоретической технологии и её реализацией в производстве.

Следовательно, технология есть сумма технологических наук плюс инженерство.

Объективная необходимость требует для диалектического развития технологических наук и технологий фундаментальной подготовки инженеров с высоким уровнем знаний и интеллекта — основы модернизации производства нашей страны.

В целом, технологические науки являются основным источником качественного изменения общественного бытия. Именно степень технологизации общества определяет уровень развития нашей цивилизации. Повышение степени технологизации общества обусловлено развитием образования — повышением уровня знаний и интеллекта (разума), выраженного в их гармоничной взаимосвязи. [3]

Следовательно, каков уровень знаний и интеллекта, таков и уровень — выпускаемой современной продукции. Поэтому, первопричиной, источником технологизации общества является высокий уровень образования — разрешение противоречия между существующим, устаревшим образованием и новейшим, прогрессивным образованием. Только повысив уровень знаний и интеллекта можно добиться успешного прогрессивного развития нашей страны.

Определяющими факторами развития технологических наук и технологий являются: экономические и социальные потребности общества и состояние науки. Так, ведущие страны мира превращаются в общества знаний и информации, где все зависит от уровня образования, науки и высоких технологий.

Наука — познание объективных истин в их объективном отражении законов и свойств Природы, общества и самого человека. [3]

В итоге наука является началом высоких технологий — без науки ни о каких высоких технологиях не может быть и речи.

Комплексный характер технологической науки выражается в органической связи научных знаний о человеке, материальной технике и качественно определенном предмете труда. При этом, знания и информация являются существенными ресурсами в материальном производстве технологических процессах.

Поэтому технологические науки представляют собой системы научных знаний о закономерностях функционирования и развития технологического способа производства благ в материальной жизни общества. Центральным основанием технологических наук является их единство с конкретными науками с формированием технологической картины Мира.

Современными направлениями развития технологических наук являются: нанотехнологии, биотехнологии, химические технологии, технологии управления, технологии нефтедобычи, технологии энергосбережения, металлургические технологии, горнодобывающие технологии и многие другие.

Нанотехнологии:

Нанотехнологии несут переворот в технологической науке. Если раньше человек брал из Природы познанные технологии, то нанотехнологии позволяют создавать новые, еще пока непознанные технологии Природы. Это позволяет синтезировать новые материалы и создавать изделия с заданными свойствами.

Поэтому основными направлениями развития нанотехнологий в технологической науке являются следующие: [12]

-          формирование новых материалов и изделий с заданными свойствами и высокой степенью полезности любой продукции у потребителей;

-          планарные технологии — последовательное нанесение на подложку ряда слоев различных материалов, что позволяет значительно изменить их свойства путем изменения напряжения между слоями;

-          наноспинтронная технология — это управление спином электронов в наночастицах, что позволяет регулировать магнитные и электрические свойства веществ;

-          атомарное и молекулярное конструирование приборов и инструментов;

-          моделирование нанотехнологических процессов с использованием компьютерных методов и технологий искусственного интеллекта;

-          применение основного технологического параметра управления электронами и наночастицами — электромагнитной энергии;

-          нанометрология;

-          создание новых производств нанопродукции;

-          использование конвергентных информационных технологий.

В будущем нанотехнологии (10–9м) будут переходить в пико- (10–12м) и фемтотехнологии(10–15м) и др., т. е. переходить вглубь материи с повышением интенсивности различных видов электромагнитной энергии. [11]

Биотехнологии:

Биотехнологии (генная, клеточная инженерия и др.) позволяют управлять, развивать и лечить растения, животных и человека. Особое место здесь занимают бионанотехнологии — легирование клеток растений и живых организмов наночастицами, позволяющими развивать, затормаживать и уничтожать (больные) клетки в зависимости от состава и свойств наночастиц под воздействием электромагнитной энергии по прототипу легирования металлов. Так, например, по бионанотехнологии получили пуленепробиваемую кожу; предложено легировать торф наночастицами с получением наноторфа и др.

Энергетические технологии:

-          технологии переработки гелия. Это благородный газ, составляющий 23 % космической массы и занимающий в Космосе второе место после водорода. Гелий 3 является экологически чистым топливом и представляет собой высокоэффективный энергоноситель. Но его на Земле практически нет, а на Луне сколько угодно. Поэтому доставка гелия 3 на Землю позволит решить многие энергетические проблемы;

-          ядерные технологии переработки урана 238 путем использования реакторов на быстрых нейтронах с освоением сверхтяжелых элементов. Существующие ядерные реакторы с водяным охлаждением ненадежны. Разработанный сотрудниками, физтеха УрФУ А. Р. Бекетовым и С. П. Распопиным ядерный реактор нового поколения с расплавленной активной зоной безопасен и обладает замкнутым топливным ядерным циклом.

-          газогидратные технологии. Из всех доступных видов топлива природный газ обладает наиболее полным сгоранием, является источником наиболее экологически чистой энергии. Наиболее эффективной технологией, существенно снижающей стоимость газа, является его транспортировка в виде газовых гидратов в контейнерах и брикетах.

Ископаемые газогидраты это твердое соединение воды и газа, где 1 м3 газогидрата содержит 200 м3 газа. Запасы газогидрата охватывают треть всей суши Земли и девять десятых Мирового океана. Следовательно, энергетической проблемы на Земле не существует: необходимо строить атомные энергостанции нового поколения, полностью безопасные; бурить скважены для добычи газогидратов, подавать газ на электростанции с переводом жилья на электроэнергию, расширять производство электроэнергии Солнца, термоэлектричества, ветра и воды, расширять производство магнитных двигателей и др.

Ионосферный круговой ток открывает новые энергетические перспективы для Земли при создании космических электростанций, мощность которых на два порядка превышает мощность всех электростанций Мира. Органические ископаемые ресурсы энергии будут перемещаться в химическую промышленность.

Термоэлектрические технологии относятся к энергетике будущего и позволяют получать энергию с низкой стоимостью и высоким КПД.

Магнитные двигатели, разработанные на основе мультиэлектронной теории сверхпроводимости для 290 кВт электростанций, могут быть использованы для автономного питании бытовых электроприборов, силовых установок, судов, самолетов, автомобилей, космических станций и др.

Горнодобывающие технологии:

Горнодобывающие технологии заключаются в безотвальном использовании каждого 1м3 добытой породы с наибольшей степенью полезности её применения для производства различных материалов и изделий. Отвалы являются результатом разорванной единой технологической цепочки, когда отходы одного производства являются ценнейшим сырьем для другого производства. Эта проблема решается введением рациональной налоговой системы: предприятия, работающие на отвальном сырье полностью освобождаются от всех налогов на 10–20 лет, а для предприятий с отходами вводится максимальный налог.

Горнодобывающие технологии включают в себя следующие факторы:

-          подключают отраслевую науку для разработки технологий производства из отходов продукции нового поколения с максимальной прибылью;

-          используют технологии разделения отвальных пород и поставок их различным предприятиям;

-          применяют технологии обогащения без отходов.

Ещё Д. И. Менделеев говорил о том, что «развивать надо только те производства, которые не дают отходов». Основой такого развития являются технологические науки.

Химические технологии:

Химические технологии — естественная прикладная наука о способах и процессах производства продуктов, осуществляемых с участием химических превращений, технически, экономически и социально целесообразным путем. Здесь объектом изучения является химическое производство.

Химическая технология подразделяется на две группы: неорганическая химическая технология (производство химических соединений, продуктов ядерно-промышленного комплекса, металлургию и др.) и органическая (биотехнология, высокомолекулярный синтез, и др.).

Основой химической технологии являются химические науки в области химико-технологических систем, познание в которых происходит в двух процессах: научном и инженерном. Оба эти процесса осуществляются вследствие диалектического развития нового познания и созидания — разрешения противоречия между устаревшим и новым, прогрессивным. [9]

Математические технологии:

Математические технологии — это условно любые технологии, выраженные в математической форме в виде матриц и алгоритмов с компьютерными программами искусственного интеллекта.

Следовательно, каждая технология имеет свою матрицу, свой алгоритм с компьютерной программой искусственного интеллекта. В итоге форма технологий — математическая с необходимым описанием, а содержание технологий — диалектический материализм в виде технологической формы движения материи. Конкретизация этого положения выражается в том, что в основе технологий лежат технологические науки, представляющие собой синтез последних достижений фундаментальных наук, техники и социологии [17]

Математические технологии позволяют: качественно и количественно управлять технологиями, стабилизировать производство на данном уровне развития, получать продукцию постоянного качества и в дальнейшем диалектически совершенствовать и развивать новые, высокие технологии.

Космические технологии:

Космические технологии — попытки использовать космические процессы, открытые астрономами, в земных условиях. К ним относятся, например, БАК — большой андронный коллайдер, многочисленные ядерные реакции и др. Так, астрономами обнаружен во Вселенной самый прочный материал, в котором связаны ядра железа и никеля — его прочность в десять миллиардов раз выше прочность стали. В земных условиях — это минералы камасит α-(Fe, Ni) и тэнит γ-(Fe, Ni), прочность которых меньше прочности стали. Следовательно, ядерные реакции, основанные на ядерных связях, существенно повышают прочность материалов по сравнению с существующими химическими реакциями, основанными на электронных связях: ковалентных, ионных, металлических и мультиэлектронных.

Технологические науки и технологии также безграничны и бесчисленны, что открывает перед нами широчайшие возможности познания новых свойств материи и создания материалов и изделий нового поколения.

В целом технологические науки являются основным источником качественного изменения общественного бытия. Именно степень технологизации общества определяет уровень развития нашей цивилизации. Повышение степени технологизации общества обусловлено развитием образования — повышением уровня знаний и интеллекта (разума), выраженного в их гармоничной взаимосвязи.

Литература:

1.         Бондаренко А. Д. Современная технология: теория и практика. — Киев, 1985

2.         Горохов В. Г., Симоненко О. Д. Социальные и методологические проблемы новой техники и технологии // Вопросы философии. — 1988. — № 1

3.         Горохов В. Г., Степин В. С. Философия науки и техники. — М., 1995

4.         Князев В. Н. Человек и технология. — Киев, 1990

5.         Мелещенко Ю. С. Техника и закономерности ее развития. — Л., 1970

6.         Методологические проблемы создания новой техники и технологии. — Новосибирск, 1989

7.         Наука и технология: методологические и социально-экономические аспекты взаимодействия. — М., 1990

8.         Философские вопросы технического знания. — М., 1984

9.         Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. Учебник. Под общ.ред.В. Г. Айнштейна. В 2 кн.-М. Химия, 2000.-1760с.ил.

10.     Платонов А. Ю. Акимова Г. С. Чистоклетов В. Н. Майорова Е. Д. Органическая химия. Теоретические основы прогрессивных технологий. Химические и биологические основы. Рабочая программа. Контрольные задания N1 и N2.-СПб, 2000.-32с.

11.     М. В. Алфимов. Научно-технический журнал «Российские нанотехнологии», том 5, № 9–10 2010 г.

12.     Научно-информационный портал по нанотехнологиям, http://nano-info.ru/post/532

13.     Рыбалкина М. «Нанотехнологии для всех». М.: УРСС. 2005. 444с.

14.     Кобаяси Н. Введение в нанотехнологию/Н. Кобаяси. — М.:Бином, 2005–134с

15.     Чаплыгин А. «нанотехнологии в электронике» / А.Чаплыгин. — 2005 М.: Техносфера

16.     Бушуев В. В. Троицкий А. А. Энергоэффективность и экономика России.// Энергия: техника, экономика, экология. 2004. № 5.

17.     Белолипецкий А. А. Экономико-математические методы: учеб. / А. А. Белолипецкий, В. А. Горелик. — М.: Академия, 2010. — 363 с.