3D вокруг нас
В современном мире специализация выбирается всерьез и надолго. Опыт работы становится решающим фактором при найме сотрудника. Но уже в ближайшие годы любой ваш опыт работы может практически ничего не значить. На замену любому специалисту придут не просто роботы, способные выполнять ряд механических задач. Механизмы, способные удовлетворять целый спектр человеческих потребностей, которые могут выполнять многочасовую работу человека за считанные минуты и при этом удобны в использовании и не требуют значительных энергетических затрат, существуют уже сегодня. Да-да, они уже вокруг нас. Это 3D-принтеры.
В середине 90-х годов прошлого столетия на мировом рынке сложилась интересная ситуация. Фирмы-конкуренты не просто стали бороться за потребителя, а в буквальном смысле исполнять абсолютно все его пожелания. Самые успешные бренды вовремя поймали тенденцию и перешли от массовых партий к мелкосерийному производству. Автомобили, часы, техника — теперь все это становилось все более индивидуальным. Конечно же, мелкосерийными в первую очередь становились предметы роскоши. Потому что производить прототип или лекало для партии в тысячу и в миллион копий — совершенно разные относительные затраты. Поэтому рынку потребовались устройства, которые с минимальными затратами и за кратчайшее время могут сделать прототип или модель чего угодно. Спрос, как известно, рождает предложение, и такие устройства появились. Это были специальные станки с числовым программным управлением. От человека теперь не требовалось десятки часов стоять за станком, подгоняя детали и материалы. Достаточно задать программу, чертеж. Самым первым устройством для создания 3D-прототипов была американская SLA-установка, разработанная и запатентованная Чарльзом Халлом в 1986 году и использующая стереолитографию. Само собой, это еще не был первый 3D-принтер в современном понимании, но именно она определила, как работает такое устройство: объекты наращиваются послойно. Основа этой технологии до сих пор используется во всех без исключения 3D-принтерах. В 1990-м
Скотт Крамп с женой, в дальнейшем основатели компании Stratasys, запатентовали новый способ получения объемных «печатных оттисков» — метод наплавления. Ну а современный этап становления технологической новинки можно отсчитывать с 1993 года с создания компании Solidscape. Она производила струйные принтеры, которые предшествовали трехмерным. В 1995 году двумя студентами Массачусетского технологического института был модифицирован струйный принтер. Он создавал изображения не на бумаге, а в специальной емкости, и они были объемными. Тогда же появились понятие «3D-печать» и первый 3D-принтер.
Напылим все, что угодно
С тех пор появилась технология PolyJet, основанная на использовании фотополимерного жидкого пластика. При таком способе печати головка «рисует» слой фотополимера, который моментально засвечивается лампой. Этот метод выигрывал как по цене, так и по функциональности. Он позволял печатать не просто прототипы, но уже готовые к использованию детали. Ну а дальше все пошло по накатанной. Принтеры становились все компактнее, а их производство и использование все проще и дешевле. Но настоящий прорыв произошел лишь в последние несколько лет.
Решающим прорывом стали технологии, позволяющие сплавливать, напылять и, в принципе, работать практически с любыми материалами. В том числе — с органикой. В биопринтерах, а именно так называются эти устройства, печать структуры будущего объекта производится каплями, содержащими живые клетки. Далее за дело берется естественный процесс деления и роста с одним «но». Новые клетки при желании можно модифицировать. То есть потенциальный орган для пересадки (а именно в этом направлении развитие идет быстрее всего) может быть не только здоров, но и улучшен по функционалу. Исследователи Dianzi-университета из Ханчжоу разработали 3D-биопринтер, названный Regenovo, который еще в 2013 году смог по тому же методу капельного наслоения и дальнейшего естественного роста напечатать уши, печень и почки из живой ткани. В том же году исследователи из университета Хассельт в Бельгии методом сплавки кальция и белков успешно напечатали новую челюсть для 83-летней бельгийки. Но самый большой прорыв в «печатной» медицине, что приятно, совершили российские ученые. В начале 2016 года вице-президент центра «Сколково» Кирилл Каем сообщил: «Щитовидная железа, напечатанная на российском 3D-принтере, имплантирована и успешно функционирует в организме лабораторной мыши». Чтобы понять, насколько это круто, скажем лишь, что заболевания щитовидной железы в десятки раз сложнее диагностировать, чем заболевания других органов. Кроме того, нарушения в работе щитовидки меняют гормональный фон всего организма, что может фатально сказаться на работе всех органов. А теперь (ну, не прямо сейчас, а лет через 10-20) вместо длительного и сложного лечения можно будет просто напечатать целый орган.
Есть у 3D-печати и отрицательный момент. Программирование печати, замеры и написание общей архитектуры программного обеспечения чрезвычайно сложны и трудозатратны для каждой отдельной модели. Да и сами принтеры пока доступны лишь ограниченному кругу потребителей. Самые простые модели стоят от 1000 до 5000 условных единиц. А стоимость промышленных моделей колеблется от 180 тысяч зеленых и до бесконечности. Однако и промышленный потенциал у них огромный. Несколько лет назад канадский инженер Джим Кор представил автомобиль, полностью напечатанный на 3D-принтере. Вес изделия составил 544 килограмма. А на создание модели ушло около 2500 часов. Самое главное здесь то, что без участия человека этот процесс невозможен. Без задания четкого алгоритма действий «печатная машинка» просто не будет работать. Получается, что 3D-принтеры и их развитие — длительный эволюционный процесс, доступный в ближайшем будущем лишь немногим? Чтобы ответить на этот вопрос, придется обратиться к сослагательному наклонению. А что если исключить присутствие человека из процесса? Еще три года назад на данное заявление любой, кто хоть сколько-нибудь разбирается в инженерии, покрутил бы пальцем у виска. В 2013 году с появлением нейросетей, способных к самообучению, это заявление не кажется таким уж самонадеянным. Что же такое нейросеть в современном представлении?
Человек уже не нужен
Нейросеть — это обучаемая система. Она действует не только в соответствии с заданным алгоритмом и формулами, но и на основании прошлого опыта. Чтобы было понятно, это эдакий «ребенок», который складывает пазл, с каждым разом делая все меньше ошибок. Первым из таких вундеркиндов стала японская сеть SOINN. И получилась она настолько удачной, что все дальнейшие японские разработки ведутся на ее основе. В частности, ее производная, сеть ESOINN, умеет обучаться в онлайн-режиме без стороннего вмешательства и даже без постановки задачи к обучению. STAR-SOINN пошла еще дальше и занимается самообучением при работе не только с информацией в сети, но и с внешними объектами. В частности, она стала базовой для установки на «умных» роботов. Скорость оценки объекта у такой сети достигает одной секунды, а скорость «узнавания» объекта (то есть сравнения с прошлым опытом) — не более 0,25 секунды. А теперь снова включим фантазию и представим, что будет, если подобные самообучающиеся сети установить на те же 3D-принтеры. После задания первичного алгоритма действий устройство сможет постоянно самосовершенствоваться — как с участием человека, так и без него. Не за горами момент, когда 3D-принтер сможет напечатать другой 3D-принтер. Более того, уже известны прецеденты, когда на одном устройстве печатались детали для другого.
Получается, что в будущем, причем недалеком, человеческий фактор можно будет практически полностью исключить из процесса производства абсолютно любой продукции. Принтер сам разберется, какие материалы ему нужны, закажет их через интернет (умеют же «умные» холодильники еду заказывать) и изготовит объект в кратчайшие сроки. С высокотехнологическими продуктами понятно. А что же может произойти в практическом плане для человечества? Сможет ли 3D-принтер напечатать, например, кусок мяса? Учитывая, что кусок мяса отличается от искусственной печени или почек лишь отсутствием функционала, напечатать его можно прямо сейчас. Только вот себестоимость пока будет значительно выше, чем даже у самой дорогой в мире говядины «кобе». Но это ведь пока. Исключите человеческий фактор — не придется платить специалистам. Доставка необходимых материалов будет осуществлена наилучшим с точки зрения логистики способом. Да и сами принтеры со временем станут значительно дешевле. Все ведет к тому, что данная технология вкупе с фишкой самообучения будет распространяться массово. Осталось только научиться переводить энергию в материю, и человечество будет обеспечено всем необходимым навсегда.
Но раз человек не нужен даже для самообеспечения, зачем он нужен будет вообще? Александр Векслер, главный археолог Москвы, придерживается антропоцентрической теории. Человек прочно вписался в жизненный процесс на Земле и в той или иной мере будет в нем участвовать. Любые социальные или экономические изменения никогда не отменят его роль, а способны только изменить ее. Причем незначительно в глобальном плане. Кандидат физико-математических наук А. Сазанов и вовсе придерживается мнения, что человек стоит во главе не только планеты, но и Вселенной. А все потому, что разум во Вселенной, если сравнить с исследованной ее частью, встречается исчезающее редко — один раз. Именно разум заставляет человека изобретать и улучшать.
Изобретение 3D-принтера, как и нейронной сети, — безусловный технологический прорыв. Через 10-20 лет нынешние ученые обещают нам любые органы на замену. Организм можно будет полностью обновить. А значит, человек будет жить дольше. Еще лет через десять можно будет напечатать себе все, что угодно — от пищи до самолета. А значит, человек будет жить лучше. Какие социальные и психологические факторы это за собой повлечет? Рассуждать и спорить можно долго. Такие вопросы лучше оставлять философам и естественному ходу событий. Но тот факт, что технологическое общество победило, оспаривать уже не приходится. А значит, можно сказать, что победило общество потребления. В перспективе золотой век полной обеспеченности человечества всем необходимым. Как оно распорядится этим временем? Узнаем лет через пятьдесят. А пока можно пойти и напечатать себе все, что угодно. Хотя бы свежий номер нашей газеты.
