§35 Қазіргі ғылымның перспективті салалары

ЕСІҢЕ ТҮСІР!	БІЛУ ЖӘНЕ ДАҒДЫЛАНУ:
– Адамзат өркениетінің келешек дамуы үшін ақпараттық технологиялардың маңыздылығы неде?	– робототехника және космонавтиканың мемлекеттердің бәсекеге қабілетті дәрежесіне әсерін зерттеу; – ғылымның заманауи тенденцияларының дамуын түсіндіру үшін «гендік инженерия», «нанотехнология», «энергияның балама көздері» ұғымдарын қолдану; – жаңа ғылыми бағыттар жетістіктерінің әлеуметтік-экономикалық дамуға әсерін талдау; – қазіргі заманның жаһандық мәселелерін шешу үшін ғылым мен техниканың заманауи түрлері дамуының маңызын түсіндіру.
ТІРЕК СӨЗДЕР
Робототехника, гендік инженерия, нанотехнология, молекулярлық биология

Жаһандану – адамзаттың ақпарат, тауарлар, білім және мәдениет алмасу үдерісінде біріктірілетіндігінен туындайтын дамудың жаңа кезеңі. Жаһандану бұл адамдардың дамуын жеделдететін, экономикалық игілік жолында көп қиындықтар тудыратын, бейімделуді керек ететін күрделі үрдіс. Робототехника (робот және техника; ағылш. robotics – роботика) – роботтардың құрылысын, қолдануын, олардың басқаруын, сезінуі мен мәліметті өңдейтін,механикалық, электр және электронды инженерия мен компьютер ғылымдарының біріккен саласы. Робототехника роботтардан басқа автоматтандырылған техникалық жүйелер мен өндірістік үдерістердің ең жаңа техникалық жиынтықталуын әзірлеу мен қолдану жолдарын зерттейтін ғылым.Автоматтандырылған машиналар, басқа сөзбен айтқанда роботтар, адамдардың орнына қауіпті жерлерде немесе зауыттағы құрастыру үдерістерінде жұмыс істей алады.

Технологияның тез дамитыны сияқты, робототехника да тез дамиды, себебі,робототехника технологиямен тығыз байланыста.

Технология дамыған сайын зерттеулер өзгеріп дамиды, соның арқасында роботтардың қолдану аймағы да ұлғаяды.

Қазіргі таңда роботтарды үйде, кәсіпорындар мен әскери салада қолданады. Көптеген роботтар миналар мен бомбаларды залалсыздандыру сынды адамдарға тікелей зардап алып келетін жағдайларда қолданылады.

Робототехника қандай да роботтарды зерттеп әзірлемесе да, ол роботтар Айзек Азимовтың үш заңына бағынуы тиіс.

Ол заңдарды 1942 жылы жазылған «Хоровод» атты әңгімесінде баяндаған. Ол заңдар мынадай оймен жазылған:

1) Бір де бір робот адамға залал келтіре алмайды немесе әрекетсіздігімен залал келуіне жол бермейді.

2) Бірінші заңға қарсы келмесе, робот адамның барлық бұйрықтарын орындауға тиіс.

3) Бірінші және екінші заңдарға қайшы келмесе, робот өз қауіпсіздігін қамтамасыз ету керек.

Қазіргі уақытта әлемде төртінші технологиялық революция болып жатыр: ақпараттың қарқынды ағыны, жоғары технологиялық инновациялар мен әзірлемелер біздің өміріміздің барлық салаларын өзгертіп жатыр. Робототехника, құрастыру, бағдарламалау, үлгілеу, 3D-жобалау дүниежүзінің қазіргі оқушыларын қызықтырып келеді. Бұл қызығушылықтарды жүзеге асыру үшін анағұрлым күрделі дағдылар мен құзыреттер керек. Білу мен істеу ғана емес, сонымен қатар зерттеу және ойлап шығару маңызды. Ғылым, математика, технологиялар және инженерия сияқты басты академиялық салаларда бір мезгілде даму керек, оларды STEM (science, technology, engineering and mathematics) деген бір сөзбен біріктіріп атауға болады.

Ғарыштану немесе ғарышқа ұшу – ғарыш кеңістігіне ұшу. Жерден басқарылып ұшатын әртүрлі ғарыштық аппараттарды пайдаланып, ғарыштық кеңістікті игеруді қамтамасыз ететін ғылым мен техника салаларының жиынтығы. Оған ұшу теориясы, траекторияны есептеу, т.б. ғылыми-техникалық мәселелер – ракета тасығыштарды, ракеталық қозғалтқыштарды, т.б. құрастыру; медициналық-биологиялық мәселелер; ғарыштық кеңістікті игерудің халықаралық құқықтық мәселелерін реттеу жатады. Қазіргі ғарышқа ұшу теориясы аспан механикасы мен ұшу аппараттарын басқару теориясына негізделген. Кейін ғарышқа ұшу динамикасын зерттейтін астродинамика деп аталатын классикалық аспан механикасының жаңа тарауы пайда болды.

Ғылымның заманауи тенденцияларының дамуы

Молекулалық биологияның жаңа саласы – гендік инженерия. Гендік инженерия – молекулалық және клеткалық генетиканың қолданбалы саласы. Гендік инженерия генетиканың, биохимияның, микробиологияның және молекулалалық биологияның жетістіктерімен байланысты пайда болған ғылымның жаңа бір саласы. Генетикалық жүйелер мен тұқымы өзгерген организмдерді лабораториялық әдіс арқылы алады. Бұл молекулярлық биологияның дүниеге келіп, қалыптасуы нәтижесінде пайда болған жаңа экспериментальды техника. Генетикалық материалдарды құрастырып, оларды тірі клеткаға енгізіп, көбейтіп, зат алмасу процесін өзгеше жүргізу. Молекулалық биология ғылымының жетістіктері арқасында пайда болып, организмнің бағалы қасиетін сақтап, оған жаңа қасиет береді. Денсаулық сақтау, ауылшаруашылығы, биотехнология және микробиологиялық өндіріс салаларында аса зор практикалық мәні бар проблемалаларды шешудегендік инженерияның жетістіктері маңызды рөл атқарады. Денсаулық саласында тұқым қуалайтын ауруларды емдеу үшін ген инженериясының үлкен маңызы бар. Гендік инженерия біздің өмірімізде әртүрлі жолдармен қолданылады:медицинада гормондар, вакциналар және антибиотиктер сияқты фармацевтикалық өнімдерді шығару;ауыл шаруашылығында ГМ өсімдіктері мен жануарлар;қоршаған ортаны тазарту биоотын және қалдықтардан биодеградация;өнеркәсіпте ферменттерден, кір жуғыш ұнтақтардан, тамақ өнімдерінен және т.б. жасау .

Ауыл шаруашылығы.Жемістер мен көкөністердің жарамдылық мерзімін ұзарту, пісіп-жетілмеу, шіруге, жәндіктер мен ауруларға төзімділік, сондай-ақ абиотикалық факторлар сияқты дақылдардағы генетикалық инженерия қызығушылық тудырады. Мысалы, трансгендік қызанақтың жарамдылық мерзімі трансгендік емес қызанақтан гөрі көп.

Трансгендік лосось инженерленген және бұл трансгенді емес лососьден гөрі көп.

Қоршаған ортаны тазарту. Қоршаған ортаның ластануы біздің заманымыздың маңызды мәселелерінің бірі. Ластанған су мен топырақты тазарту үшін гендік-инженерлік микроорганизмдерді қолдануға болады. Олар мұнай өнімдерін, хлорланған көмірсутектерді және басқа да зиянды қосылыстарды тоздырады, өйткені олар зиянды қосылыстардың тозуына жауап беретін гендерді енгізді.

Саңырауқұлақтар (Aspergillus сияқты) немесе бактериялар (Bacillus сияқты) ферменттер жасау үшін қолданылатын қарапайым организмдер. Әрекетті «жақсарту» және сол гендер кодтаған ферменттердің өндірісін жақсарту үшін микробтардың өздеріне жаңа гендер енгізілуі мүмкін. Осы микробтардың көмегімен алынған ферменттер шырындарды тазарту, дәмді жақсарту, шырын шығаруды максималды түрде арттыру, макияж ірімшігі, тамақ өнеркәсібінде лактозасыз сүт шығару үшін қолданылады.

Жуғыш ұнтақтарды дайындауда қолданылатын ферменттердің құрамында жұмыртқа, ет, қан, май дақтарын кетіруге арналған протеаздар мен липазалар бар. Олар энергияны үнемдейді, өйткені қайнаған суға қажеттілік жоқ.

Нанотехнология (грек. nanos – ергежейлі және технология) – кеңістіктің нанометрлік аймағындағы жеке атомдарға, молекулаларға, молекулалық жүйелерге әсер ету арқылы жаңа физика-химиялық қасиеттері бар молекулалар, наноқұрылымдар, наноқұрылғылар мен материалдар алу мүмкіндіктерін зерттейтін қолданбалы ғылым. Нанометр дегеніміз бір метрдің миллиардтан бір бөлігі. Нанотехнология осындай ауқымды өлшемдермен айналысады.

1986 жылы студент Эрик Дрекслер өзінің «Жасампаз машина» аталатын футуристік эссесінде тұңгыш рет молекулярлы технология атауын қолданады. Ол фантаст-жазушы Станислав Лемнің идеяларына өз қиял-болжамдарын қосақтай отырып, «Саналы тіршілік ортасының» жалпы бет-бейнесін жасап шығады.

Болжам бойынша, XXI ғасырда нанороботтар әрбір заттың, әрбір адам ағзасының ішіне енгізіледі де, адамзат қоршаған әлеммен бірге тұтастай саналы компьютерге айналады. Мұндай идея Эссе Дрекслерден бұрынырақ пайда болған көрінеді. 1981 жылы ІВМ корпорациясының швейцариялық филиалындағы екі инженер, Герд Бинниг пен Гейнрих Рорер мәнерлеп туннельдеуші микроскоп ойлап тауыпты. Микроскоптың құрылымы аса қарапайым: шамалы қысымға қосылған аса жіңішке ине бір нанометр шамасындағы қашықтықта материалдың үстімен жылжып отырады.

Инелердің өткір ұшы материалдың беткі қабатына электрондарды тесіп өткізеді де, соның нәтижесінде шамалы тоқ пайда болады, оның көлемі ине мен беткі қабаттың арасындағы қашықтыққа байланысты болады. Осылайша материалдың беткі қабатынан жекелеген атомдарды «ажыратуға» мүмкіндік туады. Бұл ғылымның пайда болуын 1959 жылы Нобель сыйлығының лауреаты, АҚШ физигі Р.Фейнманның жеке атомдарды манипулятор көмегімен қозғалту мүмкіндіктері туралы жасаған баяндамасымен байланыстырады. Нанотехнология терминін қолданысқа алғаш рет 1974 жылы жапон физигі Норио Танигути енгізген.

Қазақстанда наноқұрылымдарды зерттеу ҚР Білім және ғылым министрлігінің іргелі ғылыми-зерттеулер бағдарламасы бойынша 2003 жылдан жүргізіле бастады. Нанотехнологиялық зерттеулерде белгілі жетістіктерге жеткен ғылым ұжымдарды топтастырып, олардың жұмыстарын үйлестіру мақсатында Алматы қаласы маңындағы Алатау кентіндегі ақпараттық технологиялар бағы аймағына кіретін физика-техника институты жанынан ұлттық нанотехнология зертханасы ұйымдастырылған. Мұндағы ғылыми-зерттеулер нақты жобалардан тұратын бағдарламалар бойынша жүргізіледі.

Жасыл Технология. Өнеркәсіп төңкерісі пайда болғанға дейін адамдар күнді жылыну үшін қолданған, мысалы, күнделікті өмірде тасымалдау үшін жылқы, сиыр, есекті, желкенді қозғалту үшін желді пайдаланған. Бұл таза, табиғи технология. Қазіргі уақытта жасыл технология таза энергия, жаңартылған энергия, тұрақты энергия қалдықтарды басқару және энергияны үнемдеу сияқты көптеген мәселелерге қатысты. Өткен уақытта жасыл технологияға көрсететін тарихты табу қиын. Томас Ньюко мен Джеймс Уотт 1700 жылы бу машинасын шығарғаннан бастап, адамдар будың күшін пайдалануға мүмкіндік алды.Көп ұзамай паравоз, локомативтер пайда болды.1800 жылдары табиғи ресурстар көптеп пайда бола бастады. Мұнай, мұнай өнімдері, табиғи газ сияқты қазба отындарды көп тұтыну әлемді энергетикалық дағдарысқа алып келді.

1973 жылы Таяу Шығыста мұнай бағасының өсуінен энергетикалық дағдарыстар пайда болды. Бұл мемлекетаралық қақтығыстардың пайда болуына алып келді. АҚШ мұнай дағдарысының пайда болғанын жариялап, 1978 жылы ұлттық энергетикалық акт жасалды, энергия көздерін зерттеу мен дамытудың алғашқы қадамы болды. Қазіргі кадамдардың сәнді өмір салтына байланысты технологиялар дамып, экономика қарқынды жылдам дамуда. Біз қалаған энергияны тиімді және үздіксіз пайдалана аламыз.

Атом және көмір энергиясын тиімсіз пайдалану нәтижесінде өнеркәсіпте қалдықтықтарды шамадан тыс көп шығарып отыр. Мұнай мен табиғи газдан келетін энергиялық ресурстар таусылып бара жатыр. Осы мәселеге байланысты зерттеушілер баламалы отынды, энергияны өндірудың жаңа құралдарын және энергия тиімділігіне деген қажеттілікті дамытуға тырысуда. Баламалы энергетика – энергияны дәстүрлі қазба көздерінен (көмір, мұнай, газ) емес, күннен, геотермиялық көздерден әрқалай температураны және т.б. пайдалану арқылы алу. Оған энергияның аралас көздері де енеді. Бір жағдайларда баламалы энергетикаға атом энергетикасын қосса, екінші бір жағдайда қоспайды. Дәстүрлі энергетикаға қарағанда, баламалы энергетика көздерінің бір бөлігіне экологиялық сыйысу тән. Қазіргі уақытта жердің температурасы көтеріліп, жаһандық жылыну мәселесі туындап отыр. Сол себепті балама энергия көздерін тауып, табиғаттың өзін энергия көзі ретінде пайдалану керек деген ұсыныстар болып жатыр.

Күнделікті өмірде тамақ қалдығы, мал қалдығы, тұрмыстық қалдықтары тонналап шығады. Осыдан биогаз (органикалық қалдықтан алынатын қалпына келетін ресурс) алып, жанғыш шикізат ретінде пайдалануға болады.

45-сурет. «Нұр Әлем» павильоны.
«Нұр Әлем» павильоны – архитектура кереметінің бірі. «Астана ЭКСПО-2017» көрме нышаны, диаметрі 80 метрлік әлемдегі «толық сфера» формасындағы алғашқы ғимарат.

Қуат жетіспеушілігін шешу үшін қуатты үнемдеу керек. 2008 жылдың ақпанында Қазақстан халқына жолдауында тұңғыш президент Н.Ә.Назарбаев электр қуатын жаппай үнемдеу қажеттілігіне ерекше назар аударып, кәсіпорындарды қуат үнемдейтін және қоршаған ортаға зиянсыз келетін технологияларды ендіруге күш жұмсауға шақырды.

Жаңа ғылыми бағыттардың қоғам дамуына ықпалы. Ғылым салалары биология, химия, физика, астрономия ғылымы сияқты үлкен және салыстырмалы түрде айқын салаларға бөлінген. Бүгінгі жаһандану заманында ғылымның бұл салалары толығымен жетілдірілген, одан басқа да жаңа ғылыми салалары пайда болуда.

Кез келген ғылымның бағыттары, соның ішінде жаңадан пайда болып жатқан жаңа бағыттар, олардың жетістіктері әлеуметтік-экономикалық дамуға әсер ететіні сөзсіз, бірақ ол жетістіктер қоршаған ортаға, табиғатқа, адамзатқа залалын тигізбейтіндей болу керек. Ең бастысы табиғатпен байланысты болу керек. Табиғат бүтін, таза, қауіпсіз болса, ғылыми-техникалық жетістіктердің құлаштап дамуы сөзсіз.

Ол үшін жаһандық, мемлекетаралық, мемлекеттік ұлттық бағдарламалар болу керек. Ғылымның жаһандану жағдайындағы дамуы бәсекеге айналып кетпеуі керек.

Цифрлық технологиялардың таралуы адамзаттың өсіп келе жатқан қажеттіліктерін бағытта дамытуға жаңа серпін берді: 3D-модельдеу, 3D сканерлеу, көлемді басып шығару және роботтандыру. Инновациялық өнім болашақта көп өлшемді кеңістікте өмір сүру үшін, қоғам дамуының қазіргі кезеңінде кез-келген инновацияның экологиялық компоненті бірінші кезекте, қоршаған ортаға қолайлы болуы керек.

Бірқатар дамыған елдерде экологиялық технологиялар мен инновацияларды дамытуды ынталандыру жөніндегі ауқымды мемлекеттік жоспарлар мен бағдарламалар бар, арнайы ғылыми орталықтар мен қорлар құрылған.

Қазақстан Республикасының тұңғыш Президенті Ә. Назарбаев Қазақстанның жаңа ғылыми дамуының жаңа принциптерін ұсынып, индустриалды-инновациялық даму бағытын алға тартып отыр: «Барлық мемлекеттер өткен ғасырдың басында индустрияландырудан өтті, Қазақстанда ол 30-жылдары болды. Бірақ мұндай индустрияландыру бізге жарамайды, біз инновациялық -индустрияландыру туралы айтып отырмыз және ол бүгінгі күнгі әлемдік экономиканың тәртібіне сәйкес келуі керек» деген болатын.

Көптеген сарапшылардың пікірінше «жасыл технологиялар» деп аталатын экологиялық технологиялар ХХІ ғасырда әлемдік экономиканың дамуына әкеледі. Соңғы жылдары экологиялық тұрғыдан бағдарланған өсу стратегиясын іске асыру жағдайында өркениетті әлемдегі «жасыл технологиялар» тез қарқынмен дамып келеді.

Өсімдікке салынатын маңызды ынталандырулар – түрлі мемлекеттік саясат, сондай-ақ тұтынушылар сұранысының әсерінен қарқынды өсіп келе жатқан экологиялық нарықта бизнестің ашылуы үшін жаңа мүмкіндіктер. «Жасыл технологиялар» қазіргі заманғы және болашақ қоғамның орнықты дамуы үшін жаһандық проблемаларды шешу үшін өндірістерді, тұтынуды, басқаруды және өндірісті ұйымдастыру әдістерін қоса алғанда, компаниялардың бүкіл қызметіне енгізіледі, атап айтқанда:

– қауіпті өндірістерді модификациялау және ауыстыру;

– энергияның жаңа баламалы түрлерін және отынның жаңа түрлерін дамыту;

– қауіпсіз және қолжетімді тамақ пен судың жаңа тәсілдерін іздестіру;

– атмосфераның, топырақтың, тұщы судың және әлемдік мұхиттың ластануынан қорғау;

– демографияны дұрыс реттеу.

ХХ ғасырдың басында ғылымның қолдану аясының кеңеюі жаңа технологияны игеріп өнеркәсіпті елдерде өмір сүретін миллиондаған адамдардың тіршілігінің өзгеруіне және оларды жаңа экономикалық жүйеге біріктіруге алып келді. Әлемдегі елдердің ғылыми байланыстарының аясы кеңейіп, әлемдік ғылыми біртұтастық пайда болды. Осы қалыптасқан әлемдік ғылыми біртұтастық, бүкіл дүниежүзілік экономикалық бірігудің алғы бастамасы болды. Бұл үдерістің көріністерінің бірі ретінде алдыңғы қатарлы дамыған елдерде және әртүрлі континенттердегі ұлтаралық бірлестіктерде бірыңғай ұйымдастырушылық мәдениетінің түрлерімен жұмыс жүргізе бастады.