КаталогИндекс раздела

          

Инженер 21-го столетия

Joseph Bordonga
U.S. National Science Foundation

The 21st Centiry Engineer
Опубликовано в: Spectrum, Jan 2001, p 17.

Что нужно будет знать инженеру 21-го столетия? Чтобы попытаться ответить на этот вопрос, давайте вкратце рассмотрим те новые возможности, которые формируют будущее техники - терамасштабы, наномасштабы, сложность, познавательные способности и цельность. Поскольку наука и технология являются преобразующими силами, эти области будут теми непредсказуемыми территориями, которые будут изменять и расширять наши возможности как инженеров и изобретателей. Рассудительные люди могут оспорить правильность выбора перечисленных возможностей, но они кажутся подходящими отправными точками.

Терамасштабы. Эта новая возможность дает нам размеры вычислительной мощности, на три порядка превышающие обычно используемые и общедоступные в настоящем. В прошлом наши системные архитекторы могли работать с сотнями процессоров. Сейчас мы работаем с системами, содержащими десятки тысяч процессоров. Очень скоро мы будем соединять миллионы систем и миллиарды "информационных приборов" в Internet. Преодоление барьера триллиона операций в секунду выведет нас на новые рубежи.

Например, проблема сворачивания белковых цепочек, Святой Грааль компьютерной биологии, которая выдержала бесконечные атаки, предпринимаемые блестящими умами с привлечением все нарастающих с годами суперкомпьюторных мощностей. На современных системах моделирование миллисекунды процесса сворачивания белковой цепочки (самое длительное, предпринятое на сегодняшний день) требует двух месяцев. В реальном же времени процесс сворачивания цепочки занимает 20 миллисекунд. Это означает, что около 40 месяцев процессорного времени потребуется для выполнения полномасштабного его моделирования на современных системах. С новыми терамасштабными системами нам, возможно, удастся сократить это время в тысячу раз. Это означает один день вместо трех лет.

Наномасштабы. Эта возможность дает нам размеры изготавливаемых человеком устройств на три меньшие тех, что делаются сегодня. Наномасштабы находятся на стыке размеров наименьших сделанных человеком приборов и больших молекул живых систем, создавая впечатление соединения машины и живой клетки. Нанотехнологии позволяют нам манипулировать атомами или молекулами. Из этого могут следовать изумительные технические достижения - например, молекулярные компьютеры, которые могут хранить эквивалент Библиотеки Конгресса США на устройстве, которое мы сможем носить в кармане.

Сложность. Mitch Waldrop в своей книге "Complexity" пишет о точке "где компоненты системы никогда не остаются на своих местах и вместе с тем не растворяются в постоянном турбулентном движении..." Это часто называют гранью хаоса, "когда новые идеи и изобретения постоянно балансируют на грани статус кво." Если мы посмотрим на науку и технику, мы обнаружим эти зоны трансформации в различных масштабах, во множестве дисциплин и в самых неожиданных местах.

Например, исследователи пытаются соединить полимеры с кремнием - союз противоположностей, потому что пластики состоят из хаотических цепочек, тогда как кремний состоит из упорядоченных кристаллов. Полученные в результате электронные устройства будут иметь изумительную гибкость, будут менее дорогими в изготовлении и, следовательно, доступными большему числу людей. Опять-таки, здесь все сводится к управлению порядком и беспорядком - вместе. Возможно, нужен новый термин для этого - как насчет "хаотической инженерии"?

Познавательные способности. Словарь определяет познавательные способности как "ментальный процесс или способность, с помощью которой приобретаются знания". Благодаря новым знаниям, методам и инструментам, я уверен, мы стоим на пороге познавательной революции, которая сменит информационную революцию. Мы сделали уже много потрясающих открытий в этой области. Эти достижения будут лежать в основе прогресса многих областей национальной важности - от обучения детей чтению до понимания самих процессов обучения, от построения человекоподобных компьютеров и роботов до разработки сетей и систем, способных к познаванию.

Цельность. Опять-таки, по словарю цельность "есть концепция, согласно которой сущность есть большее, чем сумма ее частей". Это относится к новым возможностям соединять вещи вместе - как объединять, казалось бы, несовместимые вещи в нечто большее целое. Это относится к социальным системам так же, как и к физическим и виртуальным техническим системам. Я думаю, что отличительной чертой современного инженера является способность видеть соединение между, казалось бы, несовместимыми компонентами, и интегрировать их так, чтобы превысить сумму их отдельных возможностей.

Все сказанное, прогресс в этих областях - тера, нано, сложности, познавательной способности и цельности - продвинет наши возможности в области интегрированных проектов намного дальше, чем это можно представить себе с современными технологиями.

Все вместе это означает, что инженерам 21-го столетия надо будет быть проницательными творцами, ответственными новаторами, проводниками изменений, искусными интеграторами, инициативными предпринимателями, управителями технологиями и обработчиками знаний. Они должны обладать не только первоклассным техническим и научным мастерством. Они должны быть готовыми к охвату сложных систем и проблем, которые они выдвигают, и к принятию правильных решений о том, как гигантские количества времени, денег, людей, знаний и технологий соединить в общей задаче.


КаталогИндекс раздела