РЕФЕРАТ по дисциплине «Науковедение и естественно-научное познание»на тему: "ТЕХНОЛОГИИ И ОБЩЕСТВО. НАНОТЕХНОЛОГИИ. КОНВЕРГЕНТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. ПОНЯТИЕ ТЕХНОНАУКИ"
Направление подготовки 44.03.05 Педагогическое образование
(с двумя профилями подготовки)
Профиль подготовки «Физкультурное образование; дополнительное образование (спортивная подготовка)»
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.НАНОТЕХНОЛОГИИ
1.1.ПОНЯТИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
1.2.ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
2. КОНВЕРГЕНТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
3.ТЕХНОНАУКА
4. РОЛЬ ТЕХНОЛОГИЙ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В ЖИЗНИ ОБЩЕСТВА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Данная
работа посвящена теме: «Технологии и общество. Нанотехнологии. Конвергентные
технологии. Понятие технонауки».
Проблема
данного исследования носит актуальный характер в современном мире. Об этом
свидетельствует частое изучение поднятых вопросов.
Актуальность
данной темы обусловлена важной ролью технологий в жизни современного общества.
Реалии таковы, что сейчас невозможно представить жизнь современного общества
без новых технологий.
Объект
исследования: Технологии ( нанотехнологии, конвергентные технологии).
Предмет
исследования: роль технологий в жизни общества.
Цель
исследования: определить роль технологий в жизни общества.
Задачи
исследования:
1) Рассмотреть
нанотехнологии;
2)
Рассмотреть конвергентные технологии;
3)
Рассмотреть понятие технонауки;
4) Определить
роль технологий и области их применения в жизни общества.
Гипотеза исследования: технологии в жизни
общества занимают значительную роль.
Методы
исследования: Теоретический анализ (индукция, дедукция).
1.НАНОТЕХНОЛОГИИ
1.1.ПОНЯТИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
Термин
«нанонаука» появился 10 – 15 лет назад и в настоящее время используется для
обозначения исследования процессов и явлений на атомном и молекулярном уровне.
Нанонаука является базой для развития нанотехнологий, продукты которой могут
быть использованы в самых различных областях народного хозяйства.
Норио
Танигучи был первым, кто употребил термин «нанотехнология». Это произошло в
1974 году. Под этим понятием он подразумевал производство изделий размером в
несколько нанометров. Позднее этот термин использовал Эрик К. Дрекслер в своих
книгах, одна из них: «Машины создания: грядёт эра нанотехнологии». Сейчас этот
термин достаточно активно употребляется как в научной, так и в научно –
популярной литературе и мало кто задумывается о том, какие идут баталии по
поводу формулировки его значения. Одни исследователи рассматривают
нанотехнологии как область исследований и направление технологического
развития, другие – как отражение современных тенденций взаимосвязи науки и
технологии.
На
сегодняшний день в ГК «Роснанотех» принято следующее определение
нанотехнологии: «Нанотехнология – это совокупность приёмов и методов,
применяемых при изучении, проектировании и производстве наноструктур, устройств
и систем, включающих целенаправленный контроль и модефикацию формы, размера,
взаимодействия и интеграции составляющих их наномасштабных элементов, наличие
которых приводит к улучшению либо появлению дополнительных эксплутационных и
потребительских характеристик и свойств получаемых продуктов».
1.2.ОСНОВНЫЕ
ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ НАНОТЕХНОЛОГИЙ
Этапы развития научных представлений
400 г. до н. э. – Древнегреческий
философ Демокрит для описания самой малой частицы вещества использовал слово
«атом».
1756 г. – И. Кант в
своей работе впервые ввёл понятие «атом».
1847 г. – М.
Фарадей впервые исследовал оптические свойства наноразмерных каллоидных частиц
золота и тонких плёнок на их основе.
1905 г. – Альберт
Эйнштейн показал, что размер молекулы сахара составляет примерно 1 нм.
Этапы развития техники исследования нанообъектов
1928 г. – Ирландский
изобретатель Эдвард Синг предложил схему устройства оптического микроскопа
ближнего поля.Эдвард Хатчинсон Синг (1 июня 1890 - 26 мая 1957), ирландский
физик, опубликовал полное теоретическое описание сканирующего оптического
микроскопа ближнего поля, инструмента, используемого в нанотехнологии, за
несколько десятилетий до того, как он был экспериментально разработан. Он так и
не закончил университет, но провел серьезные оригинальные исследования как в
области микроскопии, так и телескопии.
1931 г. – Немецкие
физики Макс Кнолл и Эрнст Руска создали просвечивающий электронный микроскоп,
который впервые позволил исследовать нанообъекты. Макс Кнолл
(17 июля 1897 г. - 6 ноября 1969 г.) был немцем электриком. инженер. Кнолль
родился в Висбадене, учился в Мюнхене и в Техническом университете Берлина, где
получил докторскую степень в Институте техники высокого напряжения. В 1927 году
он стал руководителем группы электронных исследований там, где он и его
коллега, Эрнст Руска, изобрели электронный микроскоп в 1931 году. Эрнст Руска -
Немецкий физик и академик Эрнст Руска известен изобретением электронного
микроскопа, одного из важнейших изобретений 20 века. Пионер в области
электронной оптики, он был удостоен половины Нобелевской премии по физике в
1986 году в знак признания его вклада в эту область. Оптические микроскопы до
1931 года не могли обрабатывать длины волн короче длины волны видимого света. В
20-х годах прошлого века было установлено, что волны электронов короче
световых. Руска применил этот принцип, чтобы изобрести «электронный микроскоп».
Это изобретение позволило изучать объекты, которые можно было значительно
увеличивать и изучать.
1938 г. – Джеймс
Хиллер и Альберт Пребас создали первый просвечивающий (трансмисионный) электронный
микроскоп в университете Торонто (Канада). Джеймс Хиллиер, родился 22
августа 1915 г. - умер 15 январяч, 2007), был канадским -
американским ученым и изобретателем, который спроектировал и построил вместе с
Альбертом Пребусом первый успешный электронный микроскоп с высоким разрешением
в Северной Америке в 1938 году.
1955 г. – Эрвин
Мюллер изобрёл полевой ионный микроскоп, который позволил ему впервые увидеть
отдельные атомы. Эрвин Вильгельм Мюллер
родился 13 июня 1911- умер 17 мая 1977, был немецким физиком. Он и его
ученик Канвар Бахадур были первыми, кто экспериментально наблюдал атомы.
1966 г. – Американский
физик Рассел Янг, работавший в Национальном бюро стандартов, придумал
пьезодвигатель, применяемый сегодня в сканирующих туннельных микроскопах и для
позиционирования наноинструментов с точностью до 0.01 ангстрем.
1981 г. – Нобелевские
лауреаты Герд Биннинг и Генрих Рорер, работавшие в филиале IBM в Цюрихе, создали сканирующий
туннельный микроскоп (CTM),
способный видеть отдельные атомы.
1986 г. – Герд
Биннинг разработал сканирующий атомно – силовой зондовый микроскоп, позволивший
в отличие от туннельного микроскопа, визуализировать атомы любых материалов (не
только проводящих), а также манипулировать ими.
Этапы развития основных положений нанотехнологий
1959 г. – Американский
физик, нобелевский лауреат Ричард Фейнман в лекции «Там внизу – много места»,
прочитанной им в Калифорнийском технологическом институте, впервые высказал
идею о возможности создания наноразмерных деталей и устройств методом
«атомарной» сборки.
1968 г. – Альфред
Чо и Джон Артур, сотрудники научного подразделения американской компании Bell, разработали теоретические основы молекулярно –
пучковой эпитаксии, применяемой при получении квантовых точек.
1974 г. – Норио
Танигучи на Международной конференции по промышленному производству в Токио
впервые использовал термин «нанотехнологии» для описания процессов сверхтонкой обработки
материалов с нанометровой точностью, а также создания механизмов нанометровых
размеров.
1981 г. – Американский
учёный Герберт Глейтер впервые использовал определение «нанокристаллический».
Позже для характеристики материалов стали употреблять такие слова, как
«наноструктурированный», «нанофазный», «нанокомпозиционный» и т. п.
1985 г. – Нобелевские
лауреаты по химии Роберт Керл, Хэрольд Крото и Ричард Смолли открыли новую
формулу углерода – фуллерен. Молекулы которого состоят из 60 и 70 атомов
углерода, расположенных в форме сферы. Они также впервые сумели измерить объект
размером 1 нм.
1986 г. – Нанотехнология
стала известна широкой публике. Американский физик Эрик Дрекслер в своей книге
о возможностях нанотехнологий «Машины созидания: пришествие эры
нанотехнологий», основываясь на биологических моделях, ввёл понятие о
«молекулярных машинах», а также развил предложенные Фейнманом идеи
нанотехнологической стратегии «снизу – вверх».
2.
КОНВЕРГЕНТНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Конвергентные
технологии – это
«большая четверка» технологий, в которую входят информационно-коммуникационные
технологии, биотехнологии, нанотехнологии и когнитивные технологии.
Представители естественных наук считают, что будущее за развитием этих технологий
и за междисциплинарными исследованиями в области химии, физики и биологии.
Отличительные особенности NBIC -конвергенции:
– «интенсивное взаимодействие между указанными научными и
технологическими областями;
– значительный синергетический эффект;
– широта охвата рассматриваемых и подверженных влиянию предметных
областей — от атомарного уровня материи до разумных систем;
– выявление перспективы качественного роста технологических
возможностей индивидуального и общественного развития человека – благодаря NBIC
–конвергенции».
К ним относятся: нанотехнология и нанонаука; биотехнологии и биомедицина, в том
числе и генная инженерия; информационные и коммукационные технологии;
когнитивные науки, включая нейронауки.
Развитие конвергентных
технологий может привести к изменению жизненного мира человека. Первые такие
изменения хорошо прослеживаются на примере успехов в расшифровке генома
человека. Генный анализ не только помогает рассчитать риски наступления
заболевания и подобрать индивидуальную терапию, но и является источником новых
страхов и дискриминации людей: их стигматизации, исключения или ущемления в
правах.
Слово «конвергенция» в
переводе с латинского означает схождение, сближение. Конвергентные технологии
получили свое название в связи с тем, что они испытывают все большее сближение,
поскольку достижения в одном из этих направлении оказывают сильное влияние на
прогресс в других областях.
К примеру, успехи в
информационной технологии создают новые технические возможности для управления
информацией в исследовательских целях. Проект «Геном человека» (по расшифровке
генетической информации) не был бы завершен столь успешно и рекордно быстро,
если бы одновременно не произошли крупные изменения в компьютерной технологии.
И наоборот, разработки в генетике способствуют продвижению в области реализации
фундаментальной идеи биокомпьютера, работающего на основе ДНК.
В то же время каждое из этих
направлений является комплексным по своей природе. Так, когнитивные науки
переживают сегодня бурный прогресс, связанный с крупными достижениями сразу во
многих направлениях – в области компьютерного моделирования, искусственного
интеллекта, изучении нейронных сетей, нейрохимии и др.
3.ТЕХНОНАУКА
Технические науки - это
гибридное образование. Если задачей науки является теоретическое представление
вечной и неизменной природы, а задачей технологий является управление миром,
влияние и изменение «естественного» хода
событий посредством технического вмешательства, то в гибридной «технонауке» мы
сталкиваемся с тем, что теоретическое представление - это не что иное, как
«технонаука», и, следовательно, не что иное, как «технонаука», то в гибридной
«технонауке» мы сталкиваемся с тем фактом, что «технонаука» - это «технонаука»,
которая это связано с техническим вмешательством. В технонаучных исследованиях
вопрос теоретической концепции даже в принципе не может быть отделен от
материальных условий производства знаний.
Чаще всего этот термин
используется в контексте развития нанотехнологий, которое носит название
нанотехнологии. На самом деле, в этом случае становится трудно отделить научные
исследования от разработки технологий, теоретические исследования от
экспериментальных и научные.
Современный этап
научно-технического развития характеризуется тем, что новые продуктивные идеи и
направления появляются прежде всего на границе различных научных и технических
областей. Другими словами, важнейшей отличительной чертой последнего времени
стало, наряду со специализацией науки и техники, стремление к
междисциплинарности.
Постоянные дискуссии о
правомерности той или иной точки зрения, стремление определить и переопределить
проблему, обращение к истории науки, искусства и культуры за образцами и
обсуждение методологических оснований комплексного исследования отнюдь не
являются знаком ее недостаточной развитости. Все это не означает недостижимости
идеала естественнонаучного исследования, иными словами, монологического порядка
знания.
4. РОЛЬ
ТЕХНОЛОГИЙ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В
ЖИЗНИ ОБЩЕСТВА
Перечислить все области, в которых эта глобальная
технология может существенно повлиять на технический прогресс, практически
невозможно.
Можно назвать только некоторые из них:
элементы наноэлектроники и нанофотоники
(полупроводниковые транзисторы и лазеры; фотодетекторы; солнечные элементы; различные
сенсоры); устройства сверхплотной записи информации; телекоммуникационные,
информационные и вычислительные технологии; суперкомпьютеры; видеотехника —
плоские экраны, мониторы, видеопроекторы; молекулярные электронные устройства,
в том числе переключатели и электронные схемы на молекулярном уровне;
нанолитография и наноимпринтинг; топливные элементы и устройства хранения
энергии; устройства микро‑ и наномеханики, в том числе молекулярные моторы и
наномоторы, нанороботы; нанохимия и катализ, в том числе управление горением,
нанесение покрытий, электрохимия и фармацевтика; авиационные, космические и
оборонные приложения; устройства контроля состояния окружающей среды; целевая
доставка лекарств и протеинов, биополимеры и заживление биологических тканей, клиническая
и медицинская диагностика, создание искусственных мускулов, костей, имплантация
живых органов; биомеханика; геномика; биоинформатика; биоинструментарий;
регистрация и идентификация канцерогенных тканей, патогенов и биологически
вредных агентов; безопасность в сельском хозяйстве и при производстве пищевых
продуктов.
Компьютеры
и микроэлектроника
Нанокомпьютер — вычислительное устройство на
основе электронных (механических, биохимических, квантовых) технологий с
размерами логических элементов порядка нескольких нанометров. Сам компьютер,
разрабатываемый на основе нанотехнологий, также имеет микроскопические размеры.
ДНК‑компьютер — вычислительная система,
использующая вычислительные возможности молекул ДНК. Биомолекулярные вычисления
— это собирательное название для различных техник, так или иначе связанных с
ДНК или РНК. При ДНК‑вычислениях данные представляются не в форме нулей и
единиц, а в виде молекулярной структуры, построенной на основе спирали ДНК.
Роль программного обеспечения для чтения, копирования и управления данными
выполняют особые ферменты.
Атомно‑силовой микроскоп ‑ сканирующий зондовый
микроскоп высокого разрешения, основанный на взаимодействии иглы кантилевера
(зонда) с поверхностью исследуемого образца. В отличие от сканирующего туннельного
микроскопа (СТМ), может исследовать как проводящие, так и непроводящие
поверхности даже через слой жидкости, что позволяет работать с органическими
молекулами (ДНК). Пространственное разрешение атомно‑силового микроскопа
зависит от размера кантилевера и кривизны его острия. Разрешение достигает
атомарного по горизонтали и существенно превышает его по вертикали.
Антенна‑осциллятор ‑ 9 февраля 2005 года в
лаборатории Бостонского университета была получена антенна‑осциллятор размерами
порядка 1 мкм. Это устройство насчитывает 5000 миллионов атомов и способно
осциллировать с частотой 1,49 гигагерц, что позволяет передавать с ее помощью
огромные объемы информации.
Наномедицина и фармацевтическая промышленность
Направление в современной медицине, основанное
на использовании уникальных свойств наноматериалов и нанообъектов для
отслеживания, конструирования и изменения биологических систем человека на
наномолекулярном уровне.
ДНК‑нанотехнологии ‑ используют специфические
основы молекул ДНК и нуклеиновых кислот для создания на их основе четко
заданных структур.
Промышленный синтез молекул лекарств и
фармакологических препаратов четко определенной формы (бис‑пептиды).
В начале 2000‑го года, благодаря быстрому
прогрессу в технологии изготовления частиц наноразмеров, был дан толчок к
развитию новой области нанотехнологии ‑ наноплазмонике. Оказалось возможным
передавать электромагнитное излучение вдоль цепочки металлических наночастиц с
помощью возбуждения плазмонных колебаний.
Робототехника
Нанороботы ‑ роботы, созданные из
наноматериалов и размером сопоставимые с молекулой, обладающие функциями
движения, обработки и передачи информации, исполнения программ. Нанороботы,
способные к созданию своих копий, т.е. самовоспроизводству, называются
репликаторами.
В настоящее время уже созданы
электромеханические наноустройства, ограниченно способные к передвижению,
которые можно считать прототипами нанороботов.
Молекулярные роторы ‑ синтетические
наноразмерные двигатели, способные генерировать крутящий момент при приложении
к ним достаточного количества энергии.
Робототехника
в медицине
Области применения в медицине
достаточно обширны. Это диагностика, дезинфекции, проведение высокоточных
операций, лучевая терапия, 3D печать, реабилитация и восстановление пациентов после
перенесенных тяжелых заболеваний или операций.
Дезинфицирующие роботы. В
медицинских учреждениях находятся больные люди, которые являются переносчиками
какой – либо инфекции. Именно поэтому больница не может быть идеально чистым
местом. Несмотря на то, что все больницы подвергаются уборке, но уборки
производятся людьми, что не может гарантировать идеальную чистоту и
безопасность. Тут как раз приходят на помощь роботы. Они заезжают в помещение и
в течении нескольких минут облучает его мощным потоком ультрафиолета, до
полного обеззараживания.
Роботы – медсёстры. Большая часть
работы в медицинских учреждениях приходится на медсестёр. Они заполняют карты
пациентов, берут анализы, делают уколы и перевязки и т.д. Таким образом, роботы
– медсёстры могут взять часть обязанностей людей на себя, тем самым облегчив им
задачи. Например, они способны заносить данные в цифровые мед карты, проводить
измерения показателей жизнедеятельности пациентов, перемещать тележки и каталки
из одного помещения в другое и даже брать кровь на анализ.
Обучающие роботы. Раньше врачи
практиковались исключительно на живых пациентах или же на трупах. Теперь у
врачей есть возможность тренироваться на роботах, не боясь причинить вред
живому человеку из – за недостаточного опыта.
Робот – хирург. Робот daVinci. Устройство, которое находится под
контролем врача. Но благодаря этой технологии точность в исполнении операции
возрастает в несколько раз, так как если у врача дрогнет рука, то робот это
предотвратит. Делаются только необходимые маленькие разрезы в определённых
местах. А это значит, что уменьшается риск возникновения воспалений и развития
инфекции, таким образом процесс реабилитации пациента проходит быстрее и безболезненнее.
Эта технология применяется успешно на протяжении 18 лет, но разработчики не
останавливаются на достигнутом и всё время совершенствуют её.
Экзоскелеты. Успешно применяются для
помощи парализованным людям, чтобы они могли ходить. Эту технологию активно
используют при реабилитации пациентов после тяжёлых травм или для исправления
пороков развития.
3 – D печать. Еще одно направление в медицине, где
применяется робототехника это 3D-печать органов и тканей человека. Если раньше
это казалось невероятным и невозможным, то сейчас это стало реальностью. Точно
так же, как на 3D-принтерах печатают объёмные детали, так и на биопринтерах
печатают ткани и органы человека. Только применяют специальную биобумагу и
клеточный материал вместо краски. Эта технология позволяет производить
сверхточные модели органов или имплантов.
Есть еще немало примеров использования роботов в медицине.
Эта ниша постоянно пополняется новыми изобретениями и технологиями, помогающими
врачам бороться с различными болезнями и тяжелыми последствиями перенесенных
травм. Отрасль все время развивается и прогрессирует. Роботы прочно вошли в
нашу жизнь. Сейчас уже сложно представить, что может быть иначе. А ведь
когда-то, нам всем казалось невообразимой фантастика, то, что мы видели в фильмах:
киборги, роботы-полицейские. А сейчас это уже реальность, и мы в ней живём.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Технологии – это неотъемлемая часть
в жизни общества, учёные постоянно совершенствуют их, или разрабатывают новые ,
тем самым облегчая жизнь людей.
Задачи решены, цель достигнута,
гипотеза подтверждена.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Пономарёва С.А., Алиева H.3.,
Шевченко Ю.С. Коммуникативный мир междисциплинарности: онтологическая,
эпистемологическая, методологическая, проблемная // Современные проблемы науки
и образования. - 2012. - № 5.
2. Пономарёва С.А., Алиева H.3., Шевченко Ю.С. Коммуникативный
мир междисциплинарности: онтологическая, эпистемологическая, методологическая,
проблемная // Современные проблемы науки и образования. - 2012. -№ 5; URL: www.science-education.ru/105-7267.
3. Хартманн, У.
Очарование нанотехнологии / У. Хартманн ; перевод Т. Н. Захарова ; под
редакцией Л. Н. Патрикеева. — 5-е изд. — Москва : Лаборатория знаний, 2021. —
174 c. — ISBN 978-5-00101-007-4. — Текст : электронный // Цифровой
образовательный ресурс IPR SMART : [сайт]. — URL:
https://www.iprbookshop.ru/109420.html (дата обращения: 19.12.2022).
4. Основы нанотехнологии : учебник / Н. Т. Кузнецов, В. М.
Новоторцев, В. А. Жабрев, В. И. Марголин. — 3-е изд. — Москва : Лаборатория
знаний, 2021. — 398 c. — ISBN 978-5-906828-26-2. — Текст : электронный //
Цифровой образовательный ресурс IPR SMART : [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/109426.html
(дата обращения: 19.12.2022).
5. Нанотехнологии. Химические,
физические, биологические и экологические аспекты : монография / М. Н.
Тимофеева, В. Н. Панченко, В. В. Ларичкин [и др.]. — Новосибирск :
Новосибирский государственный технический университет, 2019. — 283 c. — ISBN
978-5-7782-3863-3. — Текст : электронный // Цифровой образовательный ресурс IPR
SMART : [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/98798.html (дата обращения:
19.12.2022).
