Энергетическая нищета

Археологи расходятся во мнениях по поводу того, когда человечество впервые приручило огонь. Некоторые считают, что это случилось лишь 125 тысяч лет назад, другие указывают на свидетельства, которым 790 тысяч лет. В любом случае, как только наши предки выяснили, что получается, если долго тереть одну палку о другую, они больше никогда не возвращались в прошлое. Огонь предоставил им надежный источник тепла и света, и это навсегда изменило нашу историю. К сожалению, примерно для одного из трех жителей Земли за последние 100 тысяч лет мало что изменилось.

Организация Объединенных Наций подсчитала, что в наше время полтора миллиарда человек живут без электричества, а три миллиарда до сих пор зависят от примитивных видов топлива, таких как дерево или уголь, для того чтобы приготовить пищу и обогреть жилище. В субэкваториальной Африке эти цифры еще выше: более 70 % населения там не имеют доступа к электричеству. Эта проблема порождает целый набор последствий. Энергия – возможно, самая важная из ключевых составляющих изобилия. Будь у нас достаточное количество энергии, мы могли бы решить проблему дефицита воды, а это, в свою очередь, помогло бы разобраться с большинством имеющихся в настоящее время проблем с глобальным здравоохранением. Энергия обеспечивает освещение, благодаря которому становится возможным образование, а это, в свою очередь, уменьшает бедность. Эта взаимозависимость настолько ярко выражена, что Программа развития ООН предупредила: ни одна из Целей развития тысячелетия, направленных на сокращение бедности на 50 %, не может быть достигнута, если не произойдут существенные улучшения в области энергетики развивающихся стран.

Кенийская аспирантка Мерси Ньима хорошо знает, что 85 % ее страны все еще находится в тисках энергетической нищеты. Мерси провела лето 2010 года в Университете сингулярности, где обрисовала мне картину сложных проблем, которые наблюдала в юности:

Представьте себе, что вам приходится готовить, используя в качестве топлива низкосортную древесину, навоз или отходы урожая и при этом подвергаясь вредному воздействию смертельно опасного токсичного дыма, выделяемого этим топливом. Представьте, что вы серьезно больны, но вас не принимают в больницу, потому что в ней нет электричества, и поэтому они не могут предложить вам даже самого простого лечения. Представьте, что вашим друзьям угрожает эпидемия смертельно опасного заболевания, но вакцины нет, потому что нет холодильников. Представьте себе, что вы или ваша подруга беременны; ночью у вас начинаются схватки, но у вас нет ни света, ни обезболивающих препаратов и нет никакого способа спасти вашу жизнь или жизнь вашего ребенка в случае осложнений.

Мерси причисляет себя к новому африканскому «поколению гепардов» (cheetah generation) – это стремительные лидеры предпринимательства, которые работают над тем, чтобы вырвать континент из челюстей нищеты, коррупции и дурного управления: эти три проблемы, считает Мерси, можно было бы в значительной степени решить, будь у африканцев больше доступа к энергии:

Представьте женщин и детей, которые каждый день проводят по несколько часов в поисках всё более скудного топлива. Они подвергаются риску нападения диких животных, а иногда и изнасилования. А как только они начинают жечь биомассу, выделяется едкий дым, который вызывает серьезные болезни легких и превращает кухни в смертельные ловушки. Дети и их матери живут в состоянии постоянного удушья. Загрязнение воздуха в домах приводит к респираторным заболеваниям, к пневмонии, бронхиту и раку легких. Женщины и дети, проводящие длительное время в течение каждого дня вокруг традиционных очагов, вдыхают эквивалент двух пачек сигарет в день. От вдыхания вредного дыма в Африке умирает больше людей, чем от малярии.

Кроме того, поскольку дети вместо школы должны помогать собирать топливо, наносится серьезный урон их образованию. Вечером возникает новая проблема: им надо делать уроки, но у них нет света. Тут мог бы помочь керосин, но он дорогой и пожароопасный. К тому же, говорит Мерси, учителя не хотят работать в общинах, где нет света и не хватает оборудования. Впрочем, последствия энергетической нищеты выходят за рамки домов и школ:

Нехватка энергии, помимо всего прочего, означает, что вам сложно открыть даже самое простое предприятие. Этот дефицит влияет на каждый аспект жизни в Кении, и похожая ситуация наблюдается по всему континенту. Это жестокая реальность для большинства африканцев, которые живут в энергетической нищете.

Однако все это можно изменить, утверждает Эмем Эндрюс. Когда-то она была старшим программным менеджером в компании Shell Nigeria, а сейчас занимается энергетическим бизнесом в Силиконовой долине. Эмем убеждена:

Африка может стать энергетически независимой. Одна только Нигерия располагает такими запасами нефти, что ее хватит на весь континент. Однако самый главный источник энергии – это солнце. Причем это источник децентрализованный, абсолютно демократичный и доступный для всех. Африка находится в широтах с очень высокой инсоляцией, солнечный свет сюда поступает в изобилии и бесплатно, и у нас достаточно пустынь, которые никак не используются. У нас просто нет технологий, чтобы освоить эту энергию.

По данным Транссредиземноморского сотрудничества в области возобновляемой энергии (Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation) – международной сети ученых и экспертов, учрежденной Римским клубом, – на один квадратный километр африканских пустынь падает столько же солнечной энергии, сколько можно было бы получить при сжигании 1,5 миллионов баррелей нефти или 300 тысяч тонн угля. Германский аэрокосмический центр считает, что количество солнечной энергии, которую получают пустыни Северной Африки, в сорок раз превышает мировую потребность в электричестве. Если прибавить к этому обширные запасы энергии ветра, а также гидротермальной и гидроэлектрической энергии, станет очевидно, что континент способен не только обеспечивать собственные потребности, но и экспортировать излишки энергии в Европу. Возможно, самое большое преимущество Африки на пути раскрытия этого мощного потенциала заключается, как ни парадоксально, именно в том, что там сейчас практически полностью отсутствует энергетическая инфраструктура. Подобно тому как дефицит проводных телефонных линий в Африке способствовал мгновенному распространению беспроводных сетей, так и недостаточное количество крупных и централизованных тепловых электростанций, работающих на угле и мазуте, освобождает место для развития децентрализованных систем поколения возобновляемой энергии. Конечно, сначала развивать эти технологии и финансировать это развитие будут более состоятельные разработчики, преимущественно в странах «первого» мира (в идеале – в сотрудничестве с представителями «восходящего миллиарда»). Однако, как только эти системы проложат путь в Африку, они тут же окажутся в более выгодном положении по сравнению с уже существующими вариантами. Часто забывают, что доставка керосина и генераторов в отдаленные местности и их охрана обходятся в круглую сумму, что часто вздувает цену на электричество до 35 центов за киловатт-час. Поскольку солнечная энергия даже при существующих технологиях стоит всего 20 центов за киловатт-час (если прибавить цену самих солнечных батарей, получится около 25 центов), то уже выходит 30 % экономии в сравнении с другими технологиями. Но существующие сегодня солнечные технологии – это далеко не конец истории.

 

Светлое будущее

Как и многие другие предприниматели, пережившие крах доткомов, Эндрю Биб успел уйти вовремя. В 2002 году он продал свою интернет-компанию Bigstep и отправился на поиски «чего-то более зеленого». Вдохновившись идеями физика-визионера Фримена Дайсона, предлагавшего «хакнуть фотосинтез», Биб стал придумывать бизнес в области возобновляемой энергии. Сначала он объединился с Биллом Гроссом, генеральным директором Idealab, и они основали компанию Energy Innovations (EI), строившую гелиоконцентраторы – устройства для концентрации лучистой энергии солнца. Вскоре фирма разделилась на две, и Биб возглавил подразделение EI Solutions, занимавшееся установкой концентраторов. За последующие несколько лет EI Solutions выросла в компанию стоимостью в 25 млн долларов, в активе которой – установка концентраторов и солнечных батарей в офисах Google, Sony и Disney. Затем Биби продал свой бизнес корпорации Suntech – крупнейшему из производителей солнечного оборудования в мире, – а сам возглавил в Suntech управление сбытом продукции. Затем он занялся международными продажами и маркетингом – и до сих пор занимает эту позицию. Как человек, отвечающий за продажу большей части солнечного оборудования в мире, Биб держит руку на пульсе солнечной энергетики. И, по его словам, этот пульс бьется очень четко:

Солнечный рынок – это просто кейс из базового учебника экономики. Производство и установка солнечного оборудования растут в течение последнего десятилетия на 45–50 % в год. Это просто невероятно, учитывая, что рост в других областях энергетики составляет всего 1 % в год. В 2002 году, когда я только начинал работать в этой индустрии, продавалось примерно 10 мегаватт общей мощности в год. В этом году общее количество, скорее всего, составит 18 гигаватт. То есть мы видим увеличение почти в 2000 раз менее чем за десять лет. В то же время стоимость солнечной энергии стремительно падает. Четыре года назад, когда я покупал солнечные панели для Google , выходило 3,20 доллара за ватт; сегодня средняя цена за ватт установленного оборудования – менее 1,30 доллара. И мы постоянно находим возможности еще более радикального снижения цен. Так странно – заниматься бизнесом, в котором одна из главных целей – найти способ продать продукт как можно дешевле, – но именно это сейчас и происходит.

И предела пока не видно. Данные за последние тридцать лет показывают, что при каждом кумулятивном удвоении мирового производства фотоэлектрических элементов их стоимость падает на 20 %. Это еще одна из экспоненциальных кривых «стоимость/производительность», так называемый закон Суонсона (в честь Дика Суонсона, одного из основателей корпорации SunPower). По словам Суонсона, снижение затрат – это, по существу, главная цель новых технологий:

Дорогой кристаллический кремний был самой затратной частью панели, и мы последовательно делаем кремниевые пластины тоньше и тоньше. Сегодня на генерацию одного ватта энергии мы используем половину того количества кремния, которое использовали всего пять лет назад.

Снижение цен на кремниевые пластины еще в десять раз считает своей миссией компания 1366 Technologies, энергетический стартап, запущенный профессором МТИ Эмануэлем Саксом (цифра в названии компании – это среднее количество ватт солнечной энергии, падающей на квадратный метр Земли за год). Разработав новый способ производить тонкие кремниевые пластины (без того чтобы вырезать их из массивных слитков), компания серьезно снизит стоимость самой дорогой части любой фотоэлектрической системы.

Такого рода изобретения не должны удивлять. Потенциальный рынок солнечной энергии и ее потенциальные выгоды для человечества так огромны, что снижение стоимости оборудования, упрощение его установки и увеличение глобального производства – это цель сотен, если не тысяч предпринимателей, больших корпораций и университетских лабораторий. В Соединенных Штатах количество патентов в области альтернативной энергетики достигло рекордной отметки в 379 за первую четверть 2010 года, а количество патентов в области солнечной энергетики выросло почти втрое с середины 2008-го до начала 2010-го.

И с тех пор темп открытий только продолжает нарастать. Ученые в IBM недавно объявили, что нашли способ заменить дорогие редкоземельные металлы, такие как индий и галлий, на менее дорогие элементы – медь, олово, цинк, серу и селен. Инженеры МТИ тем временем, используя углеродные нанотрубки в концентраторах солнечной энергии, сделали солнечные панели в сто раз более эффективными, чем традиционные модели. «Вместо того чтобы покрывать всю свою кровлю фотоэлектрическими элементами, – говорит доктор Майкл Стрэйно, руководитель команды исследователей, – вы можете установить миниатюрные батареи с антеннами, которые будут направлять на них поток фотонов».

Да нужны ли вообще эти панели на крышах? В мэрилендской компании New Energy Technologies изобрели способ превращать в солнечные батареи обычные окна. В этой технологии используется самая маленькая в мире органическая солнечная ячейка, которая, в отличие от обычных фотоэлементов, может генерировать электричество и из естественных, и из искусственных источников света, причем его производительность превосходит сегодняшние коммерческие солнечные и тонкопленочные технологии в десять раз.

Все эти инновации, однако, вскоре могут быть сметены более революционными открытиями. Стивен Рэнд, физик из Мичиганского университета, недавно обнаружил, что свет, проходя с определенной интенсивностью через диэлектрик – например, стекло, – способен порождать магнитные поля в 100 миллионов раз сильнее, чем считалось раньше.

«Вы можете весь день смотреть на уравнения движения – и все равно не видеть этой возможности, – говорит Рэнд. – Нас всех учили, что так не бывает». Но в его экспериментах поля достаточно сильны, чтобы можно было извлекать энергию. Результатом могут стать солнечные батареи без полупроводников, что снизит их стоимость во много раз.

Биб, однако, не думает, что обязательно требуются радикальные прорывы такого рода. «Я доволен этим плавным подъемом, который мы сейчас переживаем, – говорит он. – Италия и США достигнут сетевого паритета через два года и пять лет соответственно. В сегодняшней Калифорнии домовладелец с хорошей кредитной историей может установить у себя солнечное оборудование бесплатно и при этом заплатить за первый месяц его использования меньше, чем он платил в предыдущем месяце, когда был подключен к энергосети. Конечно, это работает из-за 30 %-ного калифорнийского налогового вычета, но, как только цены на солнечную энергию упадут еще на 30 % – чего мы ожидаем в ближайшие четыре года, – нам больше не нужен будет налоговый вычет. Как только солнечная энергия достигнет сетевого паритета без всяких субсидий, произойдет настоящий бум. Когда вы летите над Лос-Анджелесом, вы видите под собой мили и мили плоских крыш. Почему бы не установить на них на всех солнечные батареи? Рано или поздно, после достижения сетевого паритета, все эти крыши покроются ими».

Сделать солнечную энергию достаточно дешевой, чтобы в самом деле покрыть солнечными батареями все крыши в стране и успешно конкурировать с углем, – цель министра энергетики США Стивена Чу, провозглашенная в 2011 году в рамках инициативы SunShot («Рывок к Солнцу») – амбициозной аллюзии на речь, произнесенную президентом Джоном Кеннеди в 1962 году, в которой он призвал Америку сделать «рывок на Луну» до конца десятилетия. Цель инициативы SunShot – вдохновить американских предпринимателей на дальнейшие инновации и снижение общей стоимости солнечных энергетических систем еще на 75 % к 2020 году. В результате солнечная энергия будет стоить около 1 доллара за ватт, или 6 центов за киловатт-час – и эта цена будет способна конкурировать даже с ценой угольного топлива.

Но не будем концентрироваться на одной только солнечной энергии – ведь стоимость энергии ветра тоже приближается к сетевому паритету. По данным отчета форума Bloomberg New Energy Finance за 2011 год, в некоторых регионах Бразилии, Мексики, Швеции и Соединенных Штатов энергия, генерируемая наземными ветряными электростанциями, стоит 68 долларов за мегаватт, в то время как уголь – 67 долларов. Спрос также растет. Vestas, одна из самых больших в мире компаний, генерирующих энергию с помощью ветряков, сообщила о повышении спроса на 182 % в 2009–2011 годах. В том же 2011-м по всему миру было установлено на 20 % больше ветровых турбин, чем годом раньше, – и планируется, что это число удвоится к 2015 году.

Однако, несмотря на все эти большие достижения, требуются и другие формы энергетических инноваций. Солнечная энергия и энергия ветра – перспективные источники электричества, но оно покрывает только 40 % всех энергетических потребностей Америки. Остальные 60 % – это потребности транспорта (29 %) и обогрев и вентиляция домов и офисов (31 %). Топливо, которое использует транспорт, – это на 95 % нефтепродукты, в то время как топливо для наших зданий – это и нефть, и природный газ. Чтобы прекратить зависимость от углеводородов, нам нужно чем-то заместить эти 60 %. По-видимому, будет непросто. «Нефть и газ – богатые и солидные индустрии, – говорит Биб, – и вопрос заключается в следующем: как нам это изменить? Эти индустрии не собираются сдавать свои позиции, и у них достаточно денег, чтобы удерживать их еще длительное время».

 

На помощь приходит искусственная жизнь

А что, если изменения возникнут внутри этих гигантских углеводородных крепостей? В 2010 году Эмиль Джейкобс, вице-президент по исследованиям и развитию корпорации ExxonMobil, объявил о запуске беспрецедентного шестилетнего проекта стоимостью 600 млн долларов по разработке нового поколения биотоплива. Конечно, биотопливо первого поколения – в основном получаемый из кукурузы этиловый спирт – было настоящей катастрофой. Оно причинило большой ущерб экологии и отняло у сельского хозяйства миллионы акров площадей, что привело к резкому увеличению цен на продовольствие. Но новое биотопливо Exxon не использует сельскохозяйственные культуры и не требует значительных земельных территорий. Вместо этого Exxon планирует выращивать свое биотопливо из водорослей.

Министерство энергетики США считает, что водоросли могут производить в тридцать раз больше энергии на один акр, чем более традиционные виды биотоплива. Более того, поскольку ряской зарастает практически любой стоячий водоем, она сейчас тестируется на нескольких крупных электростанциях в качестве поглотителя углекислого газа. Дымовые трубы выведены в водоемы, и водоросли поглощают COЭто замечательная технология, но, чтобы скорее воплотить ее в реальность, Exxon объединилась с «хулиганом от биологии» Крейгом Вентером и его компанией Synthetic Genomics Inc. (SGI).

Для изучения методов выращивания водорослей и технологий извлечения нефти Exxon и SGI построили новую испытательную станцию в Сан-Диего. Вентер называет ее «перевалочный пункт для водорослей». Солнечным днем в феврале 2011 года для меня провели экскурсию по этому месту. Снаружи здание выглядит как высокотехнологичная теплица: чистые пластиковые панели, белые распорки, двери со шлюзовыми устройствами. Когда мы вошли в одну из таких дверей, Пол Ресслер, возглавляющий проект, объяснил основные принципы: «Нашему биотопливу нужны три вещи: солнечный свет, CO2 и морская вода. Причина, по которой мы пользуемся морской водой, заключается в том, что мы не хотим занимать сельскохозяйственные земли и пользоваться водой, которая идет на сельское хозяйство. CO2 – это более сложная проблема. Вот почему тут подошла бы секвестрация CO2: этот метод и замедляет глобальное потепление, и предоставляет концентрированный источник».

Мы проходим через еще одну дверь – и оказываемся внутри главного помещения размером с футбольное поле, в котором практически ничего нет, если не считать полудюжины чанов с водорослями и большого плаката «Жизнь клетки» на стене. Ресслер показывает на плакат. «Не знаю, насколько хорошо вы помните школьную программу по биологии, но фотосинтез – это способ, с помощью которого растения превращают энергию света в химическую энергию. В течение дня растения используют солнечный свет, чтобы расщепить воду на водород и кислород, потом соединяют все это с углекислым газом, и в результате получается углеводородное топливо, которое мы называем „бионефть“: обычно растения используют его ночью для восстановления. Наша цель – научиться надежно и в больших количествах производить эту бионефть».

Вентер, тоже присоединившийся к экскурсии, вмешивается в разговор: «Пол слишком скромен. На самом деле он нашел способ заставить клетки водорослей добровольно выделять накопленные ими липиды, превращая эти клетки в микрофабрики». Ресслер подхватывает объяснение: «Теоретически, как только процесс будет отлажен, мы сможем сделать его непрерывным и потом просто „собирать урожай“ бионефти. Клетки будут постоянно ее производить. Нам не нужно будет собирать сами клетки – достаточно просто собрать бионефть, которую они будут выделять».

Это весьма эффективная технология. «Если сравнить с более традиционными видами биотоплива, – говорит Вентер, – то кукуруза дает 18 галлонов с акра в год (около 170,3 литров с гектара), а пальмовое масло – 625 галлонов (ок. 5915 л/га). А эти модифицированные водоросли, как мы планируем, дадут 10 000 галлонов с акра в год (ок. 94 635 л/га). И мы хотим наладить непрерывное производство на площади в две квадратные мили».

Давайте посчитаем: две квадратные мили – это 1280 акров. 10 000 галлонов умножить на 1280 – это 12,8 млн галлонов, то есть 48,45 млн л топлива в год. С учетом сегодняшнего среднего расхода топлива в США (25 миль на галлон, то есть примерно 10,58 км/л) и среднего годового пробега (12 000 миль, то есть примерно 19 200 км) выходит, что две квадратных мили водорослевой фермы будут производить достаточно топлива, чтобы хватило примерно на 26 тысяч автомобилей. А какая площадь требуется, чтобы заправить все автомобили Америки? Сейчас в США примерно 250 миллионов автомобилей – значит, необходимо 18 750 квадратных миль, то есть примерно 0,49 % континентальной территории США (или 17 % территории штата Невада). Совсем не плохо. И представьте себе, что произойдет, когда наши машины смогут проезжать 40 км на один литр топлива, а всё больше водителей будут пересаживаться в электрические автомобили.

Даже если SGI не добьется цели, Exxon – не единственный участник этой гонки. LS9, энергетическая компания из Сан-Франциско, объединилась с корпорацией Chevron (и с Procter & Gamble), чтобы разработать собственное биотопливо, а неподалеку оттуда, в Эмеривилле, штат Калифорния, компания Amyris Biotechnologies таким же образом создала альянс с Shell. Корпорация Boeing и авиакомпания Air New Zealand начинают разрабатывать авиационное топливо на основе водорослей, а некоторые компании уже успели зайти еще дальше. Авиакомпания Virgin Airlines уже сейчас заправляет свои «Боинги-747» топливной смесью, частично состоящей из биотоплива на основе кокосового масла и пальмового масла бабассу, а компания Solazyme, базирующаяся в Сан-Франциско, в 2010 году поставила ВМФ США 1500 галлонов водорослевого биотоплива, выиграв таким образом тендер еще на 150 000 галлонов. Тем временем Министерство энергетики финансирует три разных проекта производства биотоплива, а организация Clean Edge, которая занимается мониторингом рынков возобновляемой энергии, сообщает в своем десятом ежегодном обзоре индустрии, что общая стоимость биотоплива, произведенного в 2010 году, составила 56,4 млрд долларов – и планируется, что к 2020 году она достигнет 112,8 млрд.

Очевидно, что интерес к дешевым видам топлива с нейтральным уровнем эмиссии углерода сейчас беспрецедентно высок, но не все проблемы еще решены. Ни одна из вышеупомянутых компаний (как и ни один из их не упомянутых здесь конкурентов) пока не придумала, как сделать эти технологии повсеместными. Чтобы действительно удовлетворить наши потребности, говорит Стивен Чу, производство биотоплива должно увеличиться в миллион – а возможно, даже в десять миллионов раз. С другой стороны, он напоминает, что такие же ученые, как те, что работают сегодня над биотопливом, смогли наладить массовое промышленное производство лекарств от малярии. «Так что вероятность имеется, – говорит он, – а учитывая профессиональный уровень ученых, принимающих участие в решении проблемы, то я бы хотел верить, что даже высокая вероятность».

Но Министерство энергетики не рассчитывает только на биотопливо в решении проблемы энергетического изобилия. Его также весьма интересует возможность «хакнуть фотосинтез». Инициатива SunShot финансирует Объединенный центр искусственного фотосинтеза (Joint Center for Artificial Photosynthesis, JCAP) – межинститутский проект стоимостью 122 млн долларов, который совместно ведут Калтех, Беркли и Ливерморская национальная лаборатория имени Лоуренса. Задача JCAP – разработать поглотители солнечной энергии, катализаторы, молекулярные линкеры и разделительные мембраны – все необходимые элементы искусственного фотосинтеза. Говорит доктор Гарри Этуотер, директор Центра исследований устойчивой энергетики Калтеха, один из ведущих исследователей JCAP:

Мы разрабатываем искусственный процесс фотосинтеза. Под искусственным я имею в виду то, что во всей системе нет ни одного живого или органического компонента. Мы, по сути дела, превращаем солнечный свет, воду и CO 2 в топливо, которое можно хранить и транспортировать, – мы называем его «солнечное топливо» – и делаем это для того, чтобы удовлетворить 2 / 3 наших потребностей в энергии, которые не может покрыть обычная фотоэлектрическая энергетика.

Этим солнечным топливом можно будет не только заправлять наши автомобили и согревать наши дома. Этуотер верит, что сможет увеличить эффективность фотосинтеза в десять, а возможно, и в тысячу раз – и это означает, что солнечные виды топлива полностью заменят ископаемые виды. «Мы приближаемся к критическому переломному моменту, – говорит он. – Есть большая вероятность того, что через тридцать лет мы будем спрашивать себя: „Боже мой, зачем мы вообще когда-то сжигали углеводороды, чтобы добыть тепло и энергию?“»

 

Священный Грааль хранения

Мы так сильно зависим от углеводородов не только из-за их удельной энергоемкости и доступности, но и еще по одной важной причине: их легко хранить. Уголь мы храним просто кучей, нефть – в различных резервуарах. Но солнечная энергия существует, только пока светит солнце, а энергия ветра – только пока дует ветер. Эти ограничения остаются самым главным препятствием к широкому распространению технологий возобновляемой энергии. Пока солнце и ветер не будут надежно, круглосуточно и бесперебойно поставлять энергию, ни солнце, ни ветер не займут сколько-нибудь значительную часть в нашей энергетике. Несколько десятилетий назад Бакминстер Фуллер предложил идею глобальной энергосистемы, которая смогла бы передавать энергию, полученную на солнечной стороне планеты, на ее ночную сторону. Но большинство специалистов связывают свои надежды с созданием большого числа местных хранилищ на уровне локальных сетей, способных «уплотнять» или «смещать по времени» энергию – то есть накапливать ее в течение дня и раздавать ночью. Именно эта идея и стала священным Граалем движения за экологически чистую энергию.

По большому счету, не важно, насколько упадет цена на солнечную энергию, пока мы не найдем способ ее хранить, а последнее пока еще ни разу не удавалось в больших масштабах. Для таких хранилищ необходимы колоссальные аккумуляторные батареи, и сегодняшние литий-ионные батареи категорически не подходят для этой задачи. Их емкость необходимо увеличить в 10–20 раз, и – если мы действительно хотим сделать эти устройства масштабируемыми – их нужно делать из материалов, которые встречаются на Земле в изобилии. Иначе мы просто поменяем экономику, полностью зависящую от углеводородов, на экономику, зависящую от лития.

К счастью, в этой области уже наблюдается прогресс. За последнее время рынок хранилищ с накопителями энергии был усовершенствован в достаточной степени, чтобы им заинтересовались венчурные капиталисты. Лидирует здесь инвестиционная компания Kleiner Perkins Caufield & Byers (KPCB), у которой явно есть дар угадывать победителей – если судить по ее инвестициям в 425 компаний, включая AOL, Amazon, Sun, Electronic Arts, Genentech и Google. А учитывая то, что главный партнер Kleiner Джон Доерр – страстный защитник окружающей среды и борец с глобальным потеплением, многие из объектов его инвестиций связаны с энергетикой.

Зимой 2011 года я связался с Биллом Джоем, который раньше работал в Sun Microsystems, а сейчас является главным партнером KPCB по экологически безопасной энергетике, и он рассказал мне о прогрессе в области хранения энергии. Две последних инвестиции были нацелены на трансформацию именно этого рынка. Первая инвестиция была сделана в компанию Primus Power, создающую перезаряжаемые проточные батареи, в которых электролиты протекают через электрохимическую ячейку, преобразующую химическую энергию в электрическую. Эти устройства уже хранят энергию ветра в новом 25-мегаваттном хранилище стоимостью 47 миллионов долларов в Модесто, штат Калифорния.

Второе вложение Kleiner – это компания Aquion Energy, которая делает батареи, похожие по устройству на литий-ионные, но с одним существенным отличием. В основе этих батарей – не редкий и токсичный литий, а натрий и вода – два дешевых и повсеместно распространенных вещества, неядовитых и негорючих. В результате получилась батарея, которая высвобождает энергию равномерно, не подвержена коррозии, изготавливается из материалов, имеющихся на Земле в изобилии, и самым буквальным образом достаточно безопасна, чтобы ее съесть. Говорит Билл Джой:

Я думаю, что, используя эти технологии, мы сможем хранить и поставлять киловатт-час за один цент. Так что я могу пропустить неравномерный поток энергии ветра через мою систему Aquion и уплотнить ее еще примерно за один цент за киловатт-час. И это все затраты. Через несколько лет вы увидите эти продукты на рынке. А после этого я не вижу ни одной причины, по которой мы не смогли бы получить надежные возобновляемые источники энергии с накопителями.

Профессор Массачусетского технологического института Дональд Садоуэй, один из главных мировых авторитетов в области химии твердого тела, также смотрит на будущее хранилищ с накопителями оптимистично. При поддержке Агентства передовых исследований в области энергетики (Advanced Research Projects Agency-Energy, ARPA-E) и фонда Билла Гейтса Садоуэй разработал и продемонстрировал жидкометаллический аккумулятор (Liquid Metal Battery, LMB), идея которого возникла под впечатлением от высокой плотности тока и огромных масштабов производства на алюминиевых заводах. Температура внутри LMB достаточно высока, чтобы удерживать в жидком состоянии два металла-компонента. Один из них (например, сурьма) имеет высокую плотность и опускается на дно. Второй, с низкой плотностью – например, магний, – всплывает. Между ними расположен электролит из расплавленной соли, способствующий обмену электрическими зарядами. В результате получился аккумулятор с зарядом в 10 раз больше, чем у самых продвинутых современных батарей, но при этом с простой и дешевой конструкцией, который стоит 250 долларов за киловатт-час с полной установкой – в десять с лишним раз дешевле, чем литий-ионные батареи. К тому же разработка Садоуэя легко масштабируется. По словам инноватора,

сегодняшние рабочие прототипы LMB имеют размер хоккейной шайбы и максимальную емкость 20 Вт·ч. Но мы уже работаем над бóльшими по размеру батареями. Представьте себе устройство размером с морозилку и емкостью 30 кВт·ч – оно будет способно обеспечивать ваш дом энергией в течение дня. Мы разрабатываем их с таким расчетом, чтобы их можно было «установить и забыть», то есть они смогут работать по 15–20 лет без всякого человеческого вмешательства. Это будет дешевое, тихое устройство, не нуждающееся в обслуживании и не производящее газов с парниковым эффектом, причем изготовлено оно будет из материалов, имеющихся в природе в изобилии.

Бытовое устройство такого рода будет стоить около 7500 долларов. Если учесть, что оно будет работать в течение пятнадцати лет, и добавить стоимость установки, то домашний LMB обойдется хозяину меньше чем в 75 долларов в месяц.

Однако главная прелесть этих систем заключается в их потенциальной масштабируемости. LMB размером с морской контейнер сможет обеспечить энергией целый квартал; мощности LMB размером с супермаркет хватит на небольшой город. «В течение следующего десятилетия мы планируем производить LMB размером с контейнеры, а вскоре их сменят устройства семейного размера, – говорит Садоуэй. – Нам четко видна цель, и на пути к ее достижению нам не нужны какие-то волшебные прорывы».

Конечно, если мы действительно решим проблему хранения и сделаем повсеместной солнечную энергию и энергию ветра, встанет вопрос: что же нам делать со всеми этими грязными угольными электростанциями? На этот счет у Билла Джоя тоже есть идеи:

Сложно поверить, что энергетические компании откажутся от полностью амортизированных активов, которые каждый день генерируют прибыль. Что нам нужно – так это поменять модель и превратить угольные электростанции в предприятия аварийного резерва. Мы можем применять на 100 % возобновляемую энергию, а тепловые электростанции запускать только в тех случаях, когда прогноз погоды обещает нам большие проблемы. Мы просто будем оплачивать их содержание в рабочем состоянии и время от времени запускать – как мы в случае нужды запускаем аварийный генератор.

 

Натан Мирвольд и Четвертое поколение

Натан Мирвольд любит решать сложные задачи – возможно, больше, чем что-либо другое на свете. Он поступил в колледж, когда ему было четырнадцать, а окончил Принстонский университет – с тремя степенями магистра и степенью доктора философии – в двадцать три. После этого провел год со Стивеном Хокингом, изучая космологию, после чего стал знаменитым палеонтологом, завоевал несколько наград на фотоконкурсах и стал шеф-поваром высокой кухни – и все это в свободное от работы время. Работал же Мирвольд главным технологом Microsoft и ушел в отставку, заработав состояние, которое, по выражению журнала Fortune, «насчитывает не меньше девяти цифр». После этого он стал одним из основателей компании – акселератора инноваций Intellectual Ventures, но и это было только разминкой. «С моей точки зрения, основная проблема, которую нам нужно решить в этом столетии, – это как распространить американские достижения в области неуглеводородной энергетики на весь мир, – говорит он. – Это серьезнейший энергетический вызов».

Мирвольд не ошибается. Земная цивилизация в настоящий момент потребляет 16 тераватт-часов энергии – в основном получая ее из углеводородных источников. Если мы серьезно настроены на борьбу с энергетической нищетой и на повышение глобальных стандартов жизни, то мы должны в три – а возможно, и в четыре – раза увеличить этот объем в ближайшие двадцать пять лет. Но если мы при этом хотим также стабилизировать количество CO2 в атмосфере и остановить его на уровне 450 частиц на миллион (это считается количеством, при превышении которого могут произойти катастрофические необратимые изменения климата), нам нужно сделать так, чтобы 13 из этих 16 тераватт-часов были «чистыми». Иными словами: каждый год мы, люди, выбрасываем в атмосферу почти 26 миллиардов тонн CO2, то есть около 3,7 т на каждого человека на планете. У нас есть чуть больше двух десятилетий, чтобы сократить это число практически до нуля и в то же время увеличить производство глобальной энергии, чтобы удовлетворить потребности «восходящего миллиарда».

Многие считают, что солнечная энергия станет повсеместно доступной и появятся способы ее хранить, так что с помощью Солнца мы сможем удовлетворять свои потребности в возобновляемой энергии. Но есть и другие, включая Мирвольда, которые уверены, что нам нужно прибегнуть к другому источнику – атомной энергетике. На самом деле это мнение никогда еще не было так популярно.

Его разделяла и администрация Джорджа Буша-младшего, и администрация Обамы. В пользу атомной энергетики высказываются такие серьезные экологи, как Стюарт Бранд, Джеймс Лавлок и Билл Маккиббен. Это мощное лоббирование в пользу вида энергии, который раньше так же страстно отвергали, озадачивает людей – но в основном потому, что они основывают свое мнение на фактах сорокалетней давности. Говорит Том Блис, автор книги «Рецепт для планеты: безболезненное излечение наших кризисов в энергетике и экологии» (Prescription for the Planet: The Painless Remedy for Our Energy and Environmental Crises):

Большинство противников атомной энергетики вспоминают об аварии на АЭС Три-Майл-Айленд в 1970-х годах, после чего развитие этой индустрии в США было заморожено. Но исследования не прекратились – прекращено было лишь новое строительство. Мы на два поколения ушли от тех ранних технологий – и они с тех пор претерпели гигантские изменения.

Ученые классифицируют атомную энергетику по поколениям реакторов. Реакторы I поколения были построены в пятидесятые-шестидесятые годы; ко II поколению относятся все реакторы, работающие в США сегодня. Реакторы поколения III значительно дешевле и безопаснее, чем предшественники, но наиболее мощной поддержкой пользуются технологии IV поколения. Причина понятна – эти технологии были специально разработаны, чтобы решить все проблемы, которые долгое время ассоциировались с атомной энергетикой: безопасность, стоимость, эффективность, радиоактивные отходы, дефицит урана и даже угроза терроризма, – не создавая при этом новых проблем.

Существуют два основных варианта реакторов IV поколения. Первый – это реакторы на быстрых нейтронах, имеющие более высокую температуру активной зоны, поскольку нейтроны там движутся быстрее, чем в традиционных реакторах на тепловых нейтронах. Второй вариант – это жидкосолевые реакторы. И те, и другие могут использовать уран-238 и торий, которого на Земле в четыре раза больше, чем урана, и который не оставляет долгосрочных радиоактивных отходов.

Общее правило технологий IV поколения – они «пассивно безопасны», то есть в случае нештатной ситуации способны остановить процесс самостоятельно, без участия человека. Большинство быстрых реакторов, например, используют в качестве теплоносителя расплавленный металл. Когда расплав перегревается, он расширяется, плотность расплава падает и реакция замедляется. По словам ядерного физика из Аргоннской национальной лаборатории Джорджа Стэнфорда, активная зона реактора IV поколения не может расплавиться:

Мы это точно знаем, потому что во время публичных демонстраций Аргоннская лаборатория в точности воссоздала условия, которые привели к авариям на Три-Майл-Айленд и в Чернобыле, – и ничего не случилось.

Но больше всего энтузиазма у многих вызывают так называемые «реакторы у вас во дворе». Эти небольшие модульные ядерные реакторы замкнутого цикла, которые производятся фабричным способом (что делает их дешевле). Они полностью запечатаны и разработаны с таким расчетом, чтобы служить в течение десятилетий без технического обслуживания. Несколько знакомых лиц – такие компании, как Toshiba или Westinghouse, – а также некоторое количество новичков, среди них TerraPower – компания Натана Мирвольда, – пришли в этот бизнес из-за огромного потенциала подобных устройств.

Пригласив в качестве соинвесторов Билла Гейтса и венчурного капиталиста Винода Хослу, Мирвольд основал Terra-Power, чтобы разработать и вывести на рынок реактор на бегущей волне (traveling wave reactor, TWR), который он описывает как «самый простой в мире пассивный реактор-размножитель на быстрых нейронах». В TWR нет движущихся деталей, он не может расплавиться и способен безопасно работать в течение более пятидесяти лет, самым буквальным образом без всякого человеческого вмешательства. И при этом не требует ни дальнейшей утилизации отработанного топлива, ни его переработки, ни каких-либо сооружений для хранения радиоактивных отходов. Более того, сам корпус реактора служит надежным резервуаром для захоронения. По сути дела, TWR – это источник энергии в духе «построить и забыть», что делает его идеально подходящим для развивающихся стран.

Конечно, для удовлетворения энергетического голода третьего мира потребуются десятки тысяч таких мини-электростанций. Мирвольд осознает масштаб проблемы, но замечает:

Если мы собираемся достигнуть нашей цели – энергетического изобилия, то самый большой прирост понадобится в таких регионах, как Африка или Индия. Именно потому мы и разрабатываем эти реакторы – безопасные, легкие в управлении и легко тиражируемые. Мы просто обязаны сделать так, чтобы они были пригодны к использованию для развивающихся стран.

Важны и преимущества для окружающей среды, которые сулит эта технология:

Мы можем обеспечивать мир энергией в течение следующей тысячи лет, просто сжигая обедненный уран и отработанные топливные стержни, которые мы сегодня храним штабелями.

Когда же мы сможем увидеть первый такой реактор? Мирвольд хочет, чтобы демонстрационная версия заработала уже в 2020 году. Если это план осуществится, то TerraPower получит огромное преимущество: большинство реакторов IV поколения, по-видимому, выйдут на рынок не раньше 2030-го. И, что еще более важно, Мирвольд убежден, что энергия TWR может продаваться дешевле, чем угольная, – и именно это позволит ей распространиться по всему миру.

 

Идеальная энергия

Найти источник энергии – только часть проблемы; не менее важно то, как мы доставляем энергию. Представьте себе «умную» сеть линий электропередач, переключателей и сенсоров, способных мониторить и контролировать энергию до уровня каждой лампочки. Это мечта сегодняшних инженеров-энергетиков. В настоящее время существует только одна по-настоящему повсеместная «умная» сеть – это интернет, и поэтому Боб Меткаф постоянно сравнивает современные электрические «тупые» сети с первыми днями телефонной связи.

Меткаф, основатель 3Com Corporation и в настоящее время генеральный партнер Polaris Venture Partners – специалист по инвестициям в энергетику. На заре своей карьеры Меткаф участвовал в создании и Arpanet, и Ethernet, так что он прекрасно знает, что это такое – построить нечто столь же колоссальное, как WWW. Он вспоминает:

В самом начале все было устроено вертикально. Компьютеризацией занималась IBM , линиями связи – AT &T . Голосовая связь, видео и данные – всё это были раздельные сервисы: голос был синонимом телефонной связи, видео ассоциировалось исключительно с телевидением, а данные – с телетайпом, встроенным в ЭВМ, работающую в режиме разделения времени. Это были три разных мира с разными сетями и разными регулирующими организациями. Интернет растворил все эти различия и барьеры.

Сегодня мы наблюдаем подобную балканизацию в энергетике, но Меткаф убежден, что эти барьеры в производстве, дистрибуции, индексировании, контроле, хранении и потреблении вскоре полностью исчезнут:

Когда трафик в Arpanet начал резко увеличиваться, мы прежде всего попытались протолкнуть его через старую инфраструктуру AT &T, сосредоточившись на как можно более эффективном сжатии данных. Мы пытались упаковать данные так же, как мы сегодня пытаемся упаковать энергию. Тогда, как и сейчас, проблема была в централизованной сетке, недостаточно надежной, чтобы отвечать нашим потребностям. Но через сорок лет после Arpanet речь идет вообще не о сжатии – у нас настоящее изобилие информации. Архитектура интернета в конце концов позволила увеличить поток данных в миллион раз. Так что если интернет может послужить руководством к действию, то, как только мы сможем построить следующее поколение энергетических сетей – то, что я называю Enernet, – мы будем просто купаться в энергии. У нас будет такое изобилие энергии, что мы при всем желании не сможем ее потратить.

Какие же свойства должны быть у подобной «умной» сети? Меткаф рисует картину распределенной сетчатой схемы, чем-то похожей на сотовую, которая сделает возможным обмен энергией между огромным количеством производителей и потребителей через местные и региональные сети:

Любой сможет поставить энергию или забрать ее, так же просто, как компьютеры, телефоны или модемы подключаются в наши дни к интернету.

Возможно, самое важное из предсказываемых Меткафом изменений – это появление возможности хранения огромных запасов энергии:

Старая телекоммуникационная сеть совершенно не имела возможностей хранения информации и была похожа на сегодняшние электрические сети. Ваш аналоговый голос входил в сеть с одного конца и выходил с другого. Но все это серьезнейшим образом изменилось. Сегодняшний интернет дает множество способов хранения информации в любом возможном месте – на сетевом коммутаторе, на сервере, у вас дома, у вас в телефоне. Завтрашние умные электросети также смогут хранить энергию: прямо в бытовых приборах у вас дома, у вас в машине, в вашем квартале и в каждой точке производства энергии.

Cisco, один из лидеров индустрии сетевого оборудования, внесла огромный вклад в строительство умных электросетей. Лора Ипсен, старший вице-президент, отвечающая за энергетический бизнес Cisco, объясняет:

Сегодня у нас более полутора миллиардов подключений к интернету. Но это немного, если сравнивать с числом подключений к электрическим сетям, – последних как минимум в десять раз больше. Только подумайте, сколько электроприборов включено в розетку у вас дома, и сравните их с количеством устройств, имеющих IP-адрес. Здесь кроются огромные возможности.

Ипсен считает, что мы стремительно движемся к миру, где каждое устройство, потребляющее электричество, будет иметь свой IP и станет частью распределенного глобального искусственного интеллекта:

Эти подключенные к общей сети устройства, какими бы маленькими ни были, будут сообщать сети о своем потреблении энергии и отключаться, когда они не нужны. В итоге мы сможем удвоить или утроить эффективность отдельного здания или населенного пункта.

У Cisco весьма агрессивный таймлайн для достижения этой цели. В ближайшие семь лет, по словам Лоры Ипсен, в умных электросетях будут доминировать «мониторинг и отклик». Сенсоры, подключенные к интернету, будут отслеживать потребление энергии и регулировать спрос, смещая время использования не самых необходимых в пиковое время устройств – например, сдвигая работу посудомоечной машины на ночь, когда энергия дешевле. В ближайшие десять лет, начиная с 2012 года, солнечная энергия и энергия ветра будут стремительно интегрироваться в бытовое потребление, давая возможность владельцам коммерческой и жилой недвижимости обойтись без использования централизованной электросети для большинства своих потребностей. По сути дела, цель всего этого – интегрированная распределенная генерация энергии, объединенная с «умными» электроприборами, имеющими собственные IP-адреса, и с распределенным хранением. Все это позволит нам пользоваться, как выражаются в Cisco, «идеальной энергией».

 

Так что же на самом деле означает энергетическое изобилие?

В этой главе мы сосредоточились в основном на солнечной и атомной энергии, а также на биотопливе, но есть еще много энергетических технологий, которые стоит иметь в виду. Я ничего не сказал о природном газе, который, учитывая его большие запасы в США, в настоящее время крайне популярен. Не рассматривал я и геотермальную энергию, относительно надежную и экологически чистую, но не везде доступную.

Однако же есть причины, по которым акцент в этой главе делается на солнечной энергии. Ее производство не загрязняет окружающую среду, не выделяет углерод, и у общества нет предубеждений против нее. Если мы решим инфраструктурные проблемы хранения солнечной энергии, то сможем использовать солнечный свет в качестве повсеместного и демократичного источника. В солнечном свете, который падает на поверхность планеты в течение часа, больше энергии, чем во всем ископаемом топливе, потребляемом за год. И, что более важно, если хотим достичь энергетического изобилия, мы должны выбирать технологии, которые можно масштабировать – и желательно, чтобы они масштабировались по экспоненте. Солнечная энергия отвечает всем этим критериям. По словам Трэвиса Брэдфорда, исполнительного директора Carbon War Room и президента Прометеевского института (The Prometheus Institute) – двух некоммерческих организаций, занимающихся в том числе вопросами глобального потепления, – стоимость солнечной энергии падает на 5–6 % ежегодно, а производство растет на 30 % в год. Поэтому, когда критики говорят, что солнечная энергия в данный момент составляет едва 1 % в нашем общем энергетическом потреблении, это типичный пример линейного мышления в экспоненциальном мире. Посмотрите на сегодняшний 1 % в перспективе 30-процентного ежегодного роста – и вы увидите, что через 18 лет Солнце покроет 100 % всех наших энергетических потребностей.

И рост не заканчивается на этом месте – дальше начинается самое интересное. Спустя еще десять лет – то есть через 28 лет с сегодняшнего момента – при этих же темпах мы будем покрывать с помощью солнечной энергии 1500 % сегодняшних глобальных энергетических потребностей. И, что еще важнее, параллельно росту производства технологии заставят каждый электрон работать всё более эффективно. Будут ли это умные электросети, в два-три раза более эффективные, чем сегодня, или инновации вроде светодиодных ламп, снижающих количество энергии, необходимой для освещения комнаты, со ста до пяти ватт, – в любом случае впереди нас ждут серьезные изменения. Комбинация эффективности, снижающей наше потребление, и инноваций, увеличивающих наше производство, в конце концов действительно может дать неисчерпаемое изобилие энергии.

Но что же мы будем делать с этим неисчерпаемым изобилием? Конечно, Меткаф уже какое-то время об этом думает. «Во-первых, – предлагает он, – почему бы не снизить во много раз цены на энергию – и таким образом значительно способствовать экономическому росту на планете? Во-вторых, мы можем по-настоящему раздвинуть космические границы – использовать эту энергию, чтобы доставлять миллионы людей на Луну и Марс. В-третьих, с таким количеством энергии мы можем обеспечить для каждого человека на Земле американские стандарты свежей, чистой воды. И в-четвертых, как насчет использования этой энергии, чтобы удалить CO2 из атмосферы Земли? Я знаю профессора Университета Калгари, доктора Дэвида Кита, который разработал такое устройство. Если объединить его с дешевой энергией, мы сможем даже решить проблему глобального потепления! Уверен, что список впечатляющих примеров этим не исчерпывается».

Чтобы посмотреть, какой длины мог бы быть этот список, я запостил в «Твиттере» вопрос, который задал Меткафу. Мой фаворит – ответ пользователя BckRogers, который написал: «Вся сегодняшние конфликты – из-за энергетического потенциала или ресурсов. Так что конец войнам». Я не уверен, что всё настолько просто, но, если мы как следует обдумаем то, что обсуждалось в этой главе, одно покажется нам бесспорным: скоро мы сами всё узнаем.

 

Дырка в стене

В 1999 году индийский физик Сугата Митра заинтересовался проблемами образования. Он знал, что в мире есть места, где нет школ, и есть места, где хорошие учителя не хотят преподавать. Что можно сделать для детей, живущих в таких местах? Одним из решений было бы самообразование, но способны ли ребята из трущоб на подобную самодисциплину?

В то время Митра возглавлял отдел исследований и развития NIIT Technologies – крупного производителя программного обеспечения, базирующегося в индийской столице Нью-Дели. Толстая кирпичная стена отделяла фешенебельный офис XXI века от окружающих его городских трущоб. И Митра придумал простой эксперимент: он проделал в стене дыру и вставил в нее компьютер с сенсорным планшетом, причем экраном наружу, в трущобы. Он закрепил планшет так, чтобы его невозможно было украсть, подключил компьютер к интернету, добавил веб-браузер и ушел.

Дети, которые жили в трущобах, не говорили по-английски, не знали, как пользоваться компьютером, не имели никакого представления об интернете, но они были достаточно любознательными. В течение нескольких минут они выяснили, как управляться с сенсорным экраном и кликать по нему, а к концу первого дня уже искали информацию в интернете – и, что еще важнее, учили друг друга, как это делать. Эти результаты подняли еще больше новых вопросов. Достаточно ли чисто проведен эксперимент? Дети действительно научились пользоваться компьютером самостоятельно, или кто-то за пределами видимости скрытой видеокамеры, установленной Митрой, объяснил им, как это делается?

Митра перенес эксперимент в трущобы города Шивпури, где, как он говорит, «тщательно убедился в том, что никто из взрослых детей не учил». Результаты были схожими. Тогда Митра повторил эксперимент в отдаленной деревне – и обнаружил там то же самое. С тех пор этот эксперимент повторялся и по всей Индии, и по всему миру с одним и тем же результатом: дети, работая в маленьких группах без присмотра взрослых и безо всяких инструкций, очень быстро и очень ловко учатся пользоваться компьютером.

Со временем Митра начал усложнять и постоянно расширять серию экспериментов, посвященных выяснению того, чему дети могут научиться самостоятельно. Один из наиболее амбициозных проектов был реализован в маленькой деревушке Каликкуппам в южной Индии. В этот раз Митра решил проверить, сможет ли горстка бедных двенадцатилетних деревенских ребятишек, говорящих только по-тамильски, научиться пользоваться интернетом, которого они никогда раньше не видели, и разобраться в биотехнологии, о которой они никогда раньше не слышали, причем на английском языке, которым никто из них не владел:

Все, что я сделал, – это сказал им, что в этом компьютере есть очень сложные вещи, которые они, возможно, не поймут, но что я приеду проверить их знания через несколько месяцев.

Через два месяца он вернулся и спросил у учеников, разобрались ли они в материале. Одна девочка подняла руку. «Мы ничего не поняли, – сказала она, – кроме того, что неверная дупликация молекулы ДНК вызывает генетические заболевания». На самом деле все было не совсем так. Когда Митра протестировал всех детей, они в среднем набрали около 30 баллов из От нулевого уровня до 30 баллов за два месяца без каких бы то ни было формальных инструкций – это впечатляющий результат, но недостаточно хороший, чтобы сдать стандартный школьный экзамен. И Митра решил привлечь помощь. Он пригласил девочку чуть постарше из той же деревни, чтобы она выступила в роли наставника. Она совсем не разбиралась в биотехнологиях, но ее попросили применять «бабушкин метод» – стоять за спиной у ученика и поощрять его: «Ух ты, вот здорово, потрясающе, покажи мне еще что-нибудь». Через два месяца Митра снова проверил знания детей. На этот раз тесты показали средний результат 50 баллов из 100 – тот же результат, что у детей старших классов, которые изучали биотехнологию в лучших школах Нью-Дели.

Митра начал совершенствовать свой метод. Он принялся устанавливать в школах компьютерные терминалы. Вместо того чтобы давать ученикам на изучение обширные темы – например, биотехнологии, – он начал давать конкретные темы для обсуждения, например: «Вторая мировая война: хорошо или плохо?». Студенты могли пользоваться любыми источниками информации, но экспериментаторы попросили администрацию школ, чтобы те ограничили количество точек входа в интернет одной на каждых четырех студентов, потому что, как писал Мэтт Ридли в The Wall Street Journal, «один ребенок перед компьютером мало что узнает, зато четверо, в обсуждениях и спорах, узнают многое». Когда школьников впоследствии тестировали на знание предмета (во время проверки пользоваться компьютером было нельзя), средний результат составил 76 баллов из ста. Это было весьма впечатляюще само по себе – но оставался вопрос по поводу глубины усвоения информации. Поэтому Митра вернулся через два месяца, заново проверил учеников – и получил те же самые результаты. Это доказывало, что знания не только усвоены, но еще и беспрецедентно надежно сохранены в памяти.

Впоследствии Митра занял пост профессора образовательных технологий в английском Университете Ньюкасла, где разрабатывает новую модель образования начальной школы, которую он называет «образование с минимальным вмешательством». Для поддержки этой модели он создал «самоорганизующиеся учебные пространства» (self-organized learning environments, SOLES). По сути дела, это всего лишь компьютерные рабочие станции, перед которыми стоят скамейки, рассчитанные на четырех человек. Из-за того, что SOLES устанавливаются в том числе и в местностях, где невозможно найти хороших учителей, эти машины подключены к «бабушкиному облаку», как называет его Митра: самым настоящим бабушкам, набранным по всему Соединенному Королевству и согласившимся посвятить один час в неделю помощи этим детям через Skype. В среднем, как обнаружил Митра, «бабушкино облако» помогает повысить результат на предстоящем экзамене на 25 %.

В общем и целом можно сказать, что этот проект переворачивает с ног на голову целый набор образовательных традиций. Вместо инструкций «сверху вниз» SOLES работают по принципу «снизу вверх». Вместо индивидуального обучения школьники учатся, сотрудничая друг с другом. Вместо формальной школьной атмосферы метод «Дыры в стене» создает игровую. А самое главное: обучение с минимальным вмешательством не требует учителей. Согласно сегодняшним прогнозам, в течение следующего десятилетия в мире будет не хватать 18 миллионов учителей. В Индии недостает 1,3 миллиона, в Америке – 2,3 миллиона, а в Африке к югу от Сахары для восполнения дефицита нужно настоящее чудо. По словам Питера Смита, заместителя генерального директора ЮНЕСКО по вопросам образования,

это настоящий Дарфур для будущего этих детей. Они рискуют остаться неграмотными. Мы должны придумать какие-то новые решения – иначе придется просто списать это поколение со счетов.

Но Митра показал, что решения уже существуют. Если все, что требуется для процесса образования, – это ученики без особой подготовки, бабушки без особой подготовки и один компьютер, подключенный к интернету, на каждых четырех учеников, – значит, мы можем не бояться «Дарфура грамотности». Очевидно, что как дети, так и бабушки имеются в изобилии. Беспроводная связь уже покрывает более 50 % мира и быстро проникает на остальную территорию. А как насчет доступных компьютеров? Именно здесь в игру вступает Николас Негропонте.

 

Каждому ребенку по планшету

Одним из первых людей, разглядевших образовательный потенциал компьютеров, был Сеймур Пейперт. Математик по образованию, Пейперт провел много лет, работая со знаменитым детским психологом Жаном Пиаже, после чего перебрался в Массачусетский технологический институт, где вместе с Мартином Мински основал Лабораторию искусственного интеллекта. На должности ее руководителя Пейперт в 1970 году и написал ставшую позже знаменитой статью «Обучение детей мышлению» (Teaching Children Thinking), в которой он оспаривал утверждение, что дети лучше всего учатся, когда им дают инструкции, и предлагал вместо этого «конструирование», то есть обучение через действие, особенно когда действие включает в себя компьютер.

Так как это было за пять лет до первой встречи Клуба домашних компьютеров, многие подняли идеи Пейперта на смех. Компьютеры были гигантскими и дорогими устройствами. Как, интересно, можно дать их в руки детям? Но архитектор по имени Николас Негропонте отнесся к Пейперту серьезно. Негропонте, сейчас известный как основатель группы Architecture Machine Group и один из основателей Медиалаборатории МТИ, тоже считал, что компьютеры помогут получить качественное образование 23 % детей в мире, которые в настоящее время не посещают школу.

Двигаясь в этом направлении, в 1982 году Пейперт и Негропонте привезли компьютеры Apple II школьникам в столицу Сенегала Дакар – и убедились в том, в чем позже убедился и Митра: растущие в бедности неграмотные дети начинают разбираться в компьютерах так же быстро, как и остальные. Спустя несколько лет, уже в Медиалаборатории, Пейперт и Негропонте создали Школу будущего, которая первой поставила компьютеры в классных комнатах и послужила тестовой площадкой для отработки различных идей. В 1999 году Негропонте вывез эту идею за рубеж и начал организовывать школы в Камбодже. У каждого ученика были компьютер и подключение к интернету, и первым английским словом, которое они выучили, было Google.

Этот опыт имел большое значение. Негропонте уехал из Камбоджи с двумя твердыми убеждениями. Первое: дети по всему миру любят интернет. Второе: рынок не особенно заинтересован в том, чтобы выпускать недорогие компьютеры, а тем более совсем дешевые, доступные для школ в развивающихся странах, где образовательный бюджет в год на одного ребенка может составлять всего 20$. В 2005 году Негропонте начал работать над решением этой проблемы, учредив программу «По одному ноутбуку на ребенка» (One Laptop Per Child, OLPC). Эта инициатива направлена на то, чтобы предоставить каждому ребенку на планете хотя бы подержанный, дешевый, маломощный, но подключенный к интернету портативный компьютер.

И хотя объявленная целевая стоимость 100 долларов за компьютер пока еще не достигнута (сейчас эти ноутбуки стоят примерно 180$), программа OLPC уже обеспечила компьютерами три миллиона детей по всему миру. Так как инициатива основана на образовательной модели обучения через действие, тесты, основанные на зубрежке, и другие традиционные системы оценки знаний здесь не подходят. Тут есть свои критерии успеха. По словам Негропонте,

самое надежное свидетельство того, что программа работает, – это то, что везде, где мы появляемся, уровень прогулов падает до нуля. А мы появляемся в местах, где прогуливают школу до 30 % детей – и вот внезапно эти 30 % прогулов превращаются в ноль.

Пропуски учебы – явление, характерное не только для стран третьего мира. В среднем лишь две трети учеников американских государственных школ оканчивают старшие классы. Это самый низкий процент в развитых странах. В некоторых регионах число учеников, не оканчивающих старшую школу, превышает 50 %; в сообществах коренных американцев он выше 80 %. Многие считают, что школьники бросают учебу, поскольку неспособны выполнять требуемые задания, но исследования, проведенные Фондом Гейтсов, выяснили, что причина в другом.

Тони Вагнер, один из директоров гарвардской Change Leadership Group, пишет в своей книге «Разрыв в глобальном масштабе: почему даже наши лучшие школы не учат детей полезным жизненным навыкам, в которых они нуждаются, и что мы можем по этому поводу сделать» (The Global Achievement Gap: Why Even Our Best Schools Don’t Teach the New Survival Skills Our Children Need – And What We Can Do About It):

Около половины участников общенационального исследования людей, бросивших школу (всего в этом исследовании приняли участие почти 500 человек в разных концах страны), сказали, что бросили школу из-за того, что уроки были скучными и не имели отношения к их жизни или карьерным планам. Большинство также сказало, что школа не мотивировала их на упорный труд. Более половины бросили учебу всего за два года или менее до получения диплома среднего образования, и 88 % бросивших имели вполне удовлетворительные оценки к моменту ухода из школы. Почти три четверти интервьюируемых заявили, что при желании могли бы окончить школу.

Будет ли программа OLPC эффективна и в Соединенных Штатах – открытый вопрос (североамериканская версия была запущена только в 2008 году), но влияние этого проекта во всем мире продолжает расти. Уругвай превратил OLPC в основу начального образования, и другие страны начинают следовать по этому же пути. В апреле 2010-го OLPC совместно с Восточноафриканским сообществом предоставила пятнадцать миллионов ноутбуков детям в Кении, Уганде, Танзании, Руанде и Бурунди.

Идеям OLPC оказали большую поддержку планшеты ценой 75 долларов и меньше, пришедшие на смену компьютерам, а затем и смартфоны, которые стоят меньше 50 долларов и быстро распространяются естественным образом, не требуя значительной государственной поддержки. Поэтому возникает вопрос: а зачем вообще что-то предпринимать? Но Негропонте считает, что смартфон не очень подходит в качестве устройства для образования. По его мнению, в отличие от смартфонов, планшеты предоставляют то, что он называет «книжным опытом» и полагает основой образования. Учитывая послужной список Медиалаборатории в области взаимоотношений человека и машины, с нашей стороны было бы глупо не принимать во внимание его точку зрения. И даже если смартфоны в самом деле окажутся любимым устройством завтрашнего дня – какая нам разница, если каждый ребенок все-таки получит доступ к образованию?

 

Еще один кирпичик в стене

Существующая сейчас образовательная система была создана в разгар промышленной революции – и этот факт повлиял не только на выбор предметов для преподавания, но и на то, как именно их преподавать. Правилом стала стандартизация, а желательным результатом – единообразие. Студентам или ученикам одного и того же возраста предлагался один и тот же материал, а их достижения мерили на одних и тех же весах. Школы были организованы как фабрики: день делился на одинаковые периоды, начало и конец которых возвещал звонок. Даже образование, как выразился сэр Кен Робинсон в прекрасной книге «За пределами разума: как научиться творчески мыслить» (Out of Our Minds: Learning to be Creative),

было предметом разделения труда. Ученики, словно на конвейере, перемещались из комнаты в комнату, чтобы ими последовательно занимались учителя, специализирующиеся в разных дисциплинах.

В защиту этой системы надо сказать, что переход от образования как редкостной привилегии аристократии и духовенства к бесплатному образованию для всех и каждого был невероятно радикальным. Но это случилось уже 150 лет назад – и с тех пор наша образовательная система отстала от жизни. Робинсон – один из самых громких сторонников реформ; он утверждает, что сегодняшние школы, с их упором на полное однообразие, убивают креативность и затаптывают таланты:

Мы, люди, все имеем невероятный потенциал, но большинство проживает жизнь, никак его не используя. Человеческая культура (а школа – фундаментальный компонент того, как мы передаем эту культуру от поколения к поколению) – это, по сути, набор разрешений. Разрешение отличаться от других, разрешение творить. Наша система образования редко дает людям разрешение быть самими собой. Но если вы не можете быть собой, вам сложно познать себя; а если вы себя не знаете, как вы можете использовать свой потенциал?

Но если наша нынешняя система не справляется с задачами, для решения которых она предназначена, то что же именно она делает? На этот вопрос непросто ответить по целому ряду причин, и не последняя из них заключается в том, что мы больше не можем прийти к согласию по поводу того, что же такое успех. В Америке, например, после принятия в 2001 году закона «Ни одного отстающего ребенка» (No Child Left Behind Act) у нас есть установленная цель: 100 % младших школьников должны к 2014 году уметь на продвинутом уровне (B+) читать и решать математические задачи. Большинство критиков считают эту цель слишком завышенной, но, даже если мы ее достигнем, действительно она приведет нас туда, куда мы хотим попасть? Тони Вагнер из Гарварда в этом не уверен:

Так называемая продвинутая математика – это, возможно, чистейший пример несоответствия того, чему учат и что проверяют в старшей школе, и того, что требуется для колледжа и для реальной жизни. Для того чтобы сдать государственные экзамены, требуются познания в алгебре – потому что это практически универсальное требование при поступлении в колледж. Но почему? Если вы не специализируетесь на математике, вы обычно не занимаетесь ею в колледже – а для других дисциплин вам, как правило, нужно знание статистики, законов вероятности и обладание базовыми вычислительными навыками. После колледжа это становится еще более очевидным. Выпускников Массачусетского технологического института недавно опросили относительно того, какие математические навыки эта очень хорошо обученная в техническом плане группа использует в своей работе. Изначальное предположение заключалось в том, что если кто-то и будет использовать познания в высшей математике, так это выпускники МТИ. Однако, хотя некоторые студенты действительно пользовались высшей математикой, абсолютное большинство сообщило, что использует для работы арифметику, статистику и законы вероятности.

Как Вагнер, так и Робинсон указывают, что мы учим не тому, что надо, но есть и еще один не менее тревожный факт: даже то, чему мы учим, не задерживается в сознании учеников. Две трети выпускников старшей школы нуждаются в корректирующих занятиях сразу после поступления в колледж. В одном только штате Мичиган, согласно расчетам Центра публичной политики Маккинака, эта коррекция обходится колледжам и предприятиям примерно в 600 миллионов долларов в год. В исследовании, проведенном в 2006 году аналитическим центром Heritage Foundation, говорится:

Если остальные 49 штатов и округ Колумбия похожи на Мичиган, это означает, что страна тратит десятки миллиардов долларов каждый год, доделывая то, что не смогли сделать общественные школы.

Несколько лет назад Национальная ассоциация губернаторов опросила триста профессоров колледжей относительно их первокурсников. Результаты получились такими: 70 % преподавателей сказали, что студенты не могут воспринимать при чтении сложные материалы, 66 % – что студенты не умеют аналитически мыслить, 62 % – что студенты пишут с ошибками, 50 % – что студенты не знают, как проводить исследования, 55 % – что студенты не знают, как применять свои знания. Неудивительно в таком случае, что 50 % студентов, поступивших в колледж, его не оканчивают. И даже если говорить о тех, кто все-таки оканчивает колледж: если цель высшего образования – подготовка молодых людей к дальнейшей работе, то здесь мы тоже терпим неудачу. В 2006 году генеральным директорам четырехсот крупных корпораций задали простой вопрос: «Готовы ли выпускники колледжей к работе?» Ответ был: «Не вполне».

И это происходит прямо сейчас. Дети, которые в этом году пошли в подготовительный класс, выйдут на пенсию примерно в 2070 году (если мы не изменим пенсионный возраст). Как же будет выглядеть мир в 2070-м? Какие навыки пригодятся нашим детям? Никто не имеет об этом никакого понятия.

Что мы точно знаем – это то, что промышленная модель образования, с ее акцентом на зазубривание фактов, больше не нужна. Факты – это как раз то, что проще всего найти с помощью Google. Но креативность, способность сотрудничать, критическое мышление и умение решать проблемы – это совсем другое дело. Именно эти навыки, как не устают подчеркивать все специалисты – от руководителей предприятий до экспертов в области образования, – основа ведущих сегодняшних профессий. Они пришли на смену навыкам «трех R» – writing, reading, arithmetic (чтения, письма, арифметики) – и стали фундаментом того, что недавно было названо «обучением XXI века».

У этого нового подхода к образованию есть десятки компонентов, но в его сердцевине – весьма простая идея. «Снова и снова, – говорит Вагнер, – в сотнях интервью бизнес-руководители и профессоры колледжей подчеркивают важность умения задавать правильные вопросы». Как объясняет Эллен Кьюмата, старший партнер входящей в список Fortune 200 компании Cambria Consulting,

когда я разговариваю с клиентами, вопрос всегда один и тот же: как нам сделать то, что никогда раньше не делалось, как нам придумать новое или заново переосмыслить старое, как нам принципиально поменять правила игры? Речь больше не идет о нарастающей модернизации. Рынки слишком быстро меняются, окружающая обстановка – тоже. Вам нужно потратить время на то, чтобы задать следующий вопрос. Важно понимать, какие вопросы правильные, и важно уметь задавать нелинейные, парадоксальные вопросы. Именно они выведут вас на следующий уровень.

Если наша цель – образовательное изобилие, то все это не может не тревожить. Какая же система образования научит детей задавать правильные вопросы? Эта система должна быть в состоянии обучить детей «трем R» (потому что даже в наш цифровой век чтение, письмо и счет всё еще необходимы), но и навыкам XXI века, нужным детям, чтобы достичь успеха. Количественная проблема столь же важна. Нам уже не хватает миллионов учителей. Забудьте об инфраструктуре. Школы в Америке разваливаются, школ в Африке вообще не существует. Так что, даже если мы выясним, как нам правильно учить наших детей, у нас останется серьезная проблема: как это сделать в масштабах всего мира.

Но есть и третья проблема, заслоняющая собой две предыдущие. XIX век – это эпоха СМИ и цифровых технологий. Бесполезно соревноваться за детское внимание с интернетом, видеоиграми и пятью сотнями кабельных каналов. Если скучные уроки – главная причина прогулов, то наша новая система образования должна быть эффективной, масштабной и в высшей степени увлекательной. На самом деле увлекательности может оказаться недостаточно: если мы действительно хотим подготовить детей к будущему, то процесс образования должен стать по-настоящему захватывающим!

 

Джеймс Джи встречается с Пижамой Сэмом

Около десяти лет назад доктор Джеймс Джи, лингвист из Университета штата Аризона, впервые сыграл в видеоигру «Пижама Сэм». Ранние работы Джи были посвящены теории синтаксиса; сфера его сегодняшних научных интересов – дискурсивный анализ. «Пижама Сэм» не относится ни к той, ни к другой категории: это видеоигра для маленьких детей, в которой надо разгадывать загадки и решать проблемы. У Джи был шестилетний сын, и он хотел помочь ребенку улучшить навыки решения проблем.

Игра удивила Джи. Проблемы, как выяснилось, были немного сложнее, чем он ожидал. Еще более удивительным было то, как прочно игра удерживала внимание сына. Это пробудило у Джи любопытство. Он начал размышлять о взрослых видеоиграх и взял на пробу «Новые приключения машины времени» – в основном потому, что ему понравилась ссылка на Герберта Уэллса в названии. Джи вспоминает:

Когда я начал играть, я совсем не ожидал такого. Я думал, что видеоигры – это расслабляющее занятие, все равно что телевизор смотреть. Но эта игра была длинной, трудной и сложно устроенной. Все мои привычные способы мышления не подходили. Мне пришлось заново учиться тому, как учиться. Я не мог поверить, что люди готовы платить по 50 баксов за то, чтобы почувствовать себя настолько разочарованными.

И тут что-то щелкнуло: да, множество молодых людей платит большие деньги за то, чтобы заниматься столь разочаровывающим делом. «Как педагог, я понял, что наши школы сталкиваются с такой же проблемой: как заставить учеников изучать что-то длинное, трудное и сложно устроенное?» Джи заинтересовался открывающимися здесь возможностями. Также он заинтересовался играми. Возможно, он единственный лингвист в мире, в названии новой научной статьи которого есть слова «Легенда Зельды: Палочка ветра» (The Legend of Zelda: The Windwalker), но эта статья изменила представление людей о видеоиграх.

Например, идея о том, что игры – это пустая трата времени, имеет смысл, только если вы считаете серьезное, глубокое обучение пустой тратой времени. Джи говорит:

Возьмите малышей, которые играют в «Покемон». Это игра для пятилетних детей, но, чтобы играть, нужно много читать. И это не текст, написанный для пятилетних, это текст, написанный на уровне старших классов. Сначала вместе с ребенком играет мама, читая ему текст вслух. Это здорово, конечно, потому что именно так дети учатся читать – читая вслух с родителями. Но затем происходит кое-то забавное. Ребенок понимает, что у мамы хорошо получается читать, но не обязательно получается играть. Так что ребенок начинает читать сам – хотя бы для того, чтобы выкинуть маму из игры и играть с друзьями.

И это только начало. Исследования продемонстрировали, что игры превосходят учебники, лучше помогая студентам осваивать такие предметы, как география, история, физика или анатомия, одновременно улучшая визуальную координацию, скорость мышления и мелкую моторику. К примеру, хирурги и пилоты, которые тренировались на видеоиграх, демонстрируют лучшие навыки, чем те, кто этого не делал. Но настоящее преимущество – возможность делать то, что сегодняшние школы делать не в состоянии: обучать навыкам XXI века. Такие игры-стратегии, как SimCity или RollerCoaster Tycoon, развивают навыки планирования и стратегического мышления. Интерактивные игры отлично обучают навыкам сотрудничества, а игры с настраиваемой сложностью делают то же самое для креативности и изобретательности. В статье, недавно вышедшей в Christian Science Monitor, говорится:

Некоторые педагоги сравнивают прохождение игр с методом научного мышления. Игроки встречают какой-нибудь непонятный феномен, обдумывают проблему, формируют гипотезы и тестируют их, отслеживая причинно-следственные связи. [604]

Приняв все это во внимание, многие эксперты пришли к очевидному выводу: нам нужно найти способы сделать обучение гораздо больше похожим на видеоигры, чем на традиционную школу. Есть много разных способов это сделать. Джеремия Макколл, учитель истории одной из школ округа Цинцинатти, предлагает своим ученикам сравнить описания битв в игре Rome: Total War и в исторических источниках. Ли Шелдон, профессор Университета штата Индиана, не пользуется традиционными системами оценки знаний, при которых любая плохая отметка может отбросить ученика назад. «Это лишает мотивации, – утверждал Джесс Шелл, профессор технологии развлечений Университета Карнеги – Меллон, в недавней дискуссии на эту тему. – Разработчик игр никогда не вставил бы плохую оценку в игру – людям это не понравится». Вместо этого Шелдон применяет «очки опыта» (experience points), как в компьютерных играх. Ученики начинают семестр в качестве аватара нулевого уровня и постепенно доходят до уровня Это означает, во-первых, что всё, что ученик делает на уроках, способствует его продвижению вперед, – и, во-вторых, что он всегда знает, на каком именно уровне находится: два необходимых условия для мотивации.

Новая нью-йоркская школа Quest2Learn (Q2L), основанная Кэти Сэйлен, бывшим доцентом дизайна и технологий в Новой школе дизайна Парсонс, – это бесплатная школа, программа обучения в которой основана на дизайне и цифровой культуре. Как это выглядит в реальной жизни? Вот как объясняет это журнал Popular Science:

В одном из примеров учебного плана ученики создают графический роман, основанный на вавилонском эпосе о Гильгамеше, описывают свое понимание древней культуры Месопотамии в географических и антропологических блогах, а также играют в стратегическую настольную игру «Колонизаторы» ( Settlers of Catan ).

Есть и множество других примеров – и еще больше их появится в ближайшем будущем. В упомянутой ранее встрече X PRIZE Visioneering директор по технологиям управления научно-технической политики администрации президента США Аниш Чопра и Скотт Пирсон из Министерства образования возглавили дискуссию об использовании поощрительных премий для разработки нового поколения «эффективных, занимательных и популярных» образовательных игр, которые должны будут появиться в интернете. Спустя несколько месяцев президент Обама сказал:

Я призываю инвестировать в образовательные технологии, которые помогут создать… образовательное программное обеспечение, не уступающее в увлекательности лучшим видеоиграм.

Эта революция вот-вот совершится. Вскоре мы сможем организовать процесс обучения, основанный на игре, которое будет настолько глубоким, проникающим и захватывающим, что мы станем оглядываться на столетнюю гегемонию промышленной модели с недоумением: почему она вообще так долго царствовала в нашем обществе?

 

Ярость Хана

[611]

В 2006 году Салман Хан был успешным аналитиком в хедж-фонде. Сам он жил в Бостоне, а его младшие кузены обитали в Новом Орлеане, и он обещал помочь им с учебой. Хан начал их обучать, используя простые цифровые видео. Уроки обычно продолжались не более десяти минут, в течение которых Хан писал на анимированной цифровой доске уравнения, химические реакции и прочее. Хан обучал кузенов базовым школьным предметам. У него не было причин охранять приватность своих уроков, поэтому он начал выкладывать их на YouTube. Любопытно, но кузены предпочитали смотреть Хана на YouTube, чем обучаться у него лично. В своем выступлении на конференции TED в 2011 году Хан вспоминал:

Как только справляешься с обидой, начинаешь понимать глубокий смысл этого явления. Оказалось, что они предпочитают автоматизированную версию своего двоюродного брата живому человеку. И с их точки зрения, это совершенно логично. Когда они смотрят видео, они могут в любой момент поставить его на паузу или на повтор. Если им нужно повторить что-то, что они изучали пару недель – или пару лет – назад, они могут просто снова посмотреть ролик, а не испытывать неловкость, обращаясь к брату с просьбой рассказать им заново. Если им скучно, они могут пропустить что-то и двинуться вперед. Они могут смотреть в своем темпе и в удобное им время.

Эти обучающие программы оказались актуальными. Очень быстро Академия Хана (Khan Academy), как она теперь называется, стала интернет-сенсацией. К 2009 году более 50 тысяч человек в месяц смотрели видео Академии. Год спустя количество выросло до 200 тысяч в месяц. Еще через год – до миллиона. К лету 2011 году Академию Хана посещало уже более двух миллионов зрителей в месяц – произошел экспоненциальный рост, основанный практически полностью на положительных отзывах слушателей.

По мере роста числа пользователей выросло и количество преподаваемых предметов. Теперь в Академии имеется 2200 видео по множеству тем – от молекулярной биологии и американской истории до квадратных уравнений. На канал добавляется по три видео в день – то есть примерно тысяча в год, создан сайт khanacademy.org, с помощью краудсорсинга собирающий средства на развитие проекта. Говорит президент и управляющий директор Академии Шантану Синха:

Наша цель – это бесплатная виртуальная школа. Мы хотим набрать достаточный объем контента, чтобы любой человек в мире мог с нашей помощью начать со сложения один плюс один и в конце концов дорасти до квантовой механики. Кроме того, мы хотим перевести сайт на десять самых распространенных языков, после чего с помощью краудсорсинга сделать дальнейший перевод еще на сотни языков [614] . Мы думаем, что при таких условиях у сайта будут миллиарды посетителей в месяц.

А ради тех, кто все же предпочитает живое общение с преподавателем виртуальному, Академия Хана недавно объединилась со школьным округом Лос-Алтос в Северной Калифорнии, и они вместе пытаются преобразовать школьную модель двухсотлетней давности. Во время уроков учителя не пересказывают детям учебники: они просят школьников в качестве домашнего задания просмотреть тот или иной ролик Академии Хана, а на уроке вместе с ними решают проблемы, поставленные в видео. В этом процессе дети получают баллы, а за десять правильных ответов школьнику выдается знак отличия. Это позволяет учителю персонифицировать образование, и его роль мудрого наставника на сцене превращается в роль персонального тренера. Ученики в этой системе работают в удобном для них темпе и переходят к новой теме только после того, как тщательно освоили предыдущую. «Это называется освоением мастерства, – говорит Синха. – Еще с семидесятых годов проводились исследования, которые демонстрируют, что такое обучение приводит к большей вовлеченности учеников и к лучшим результатам».

Причем лучшие результаты – именно то, что сейчас происходит в Лос-Алтос. За первые двенадцать недель проекта ученики в два раза улучшили свои показатели на экзаменах. «Это как игра, – сказал Джон Мартинес, 13-летний ученик из Лос-Алтос, изданию Fast Company. – Что-то вроде зависимости: ты все время хочешь получить целую кучу знаков отличия». И именно благодаря таким откликам Билл Гейтс сразу после выступления Хана сказал аудитории конференции TED, что они «увидели лишь небольшой фрагмент образования будущего».

 

Теперь это личное

Гейтс отчасти прав. Для некоторых Академия Хана – образование будущего, но это не единственное возможное будущее. Самый главный урок, который следует извлечь из промышленной модели образования, – не все ученики одинаковы. Есть те, кому нравится столкновение лоб в лоб со знаниями – как в роликах Академии Хана; другие предпочитают, когда знания преподносят им опосредованно – как это происходит в видеоиграх. Как бы то ни было, когда знания преподносятся в цифровом виде, это означает, что больше не используется принцип единообразия. Ученики теперь могут учиться, чему хотят, как хотят и когда хотят. А с экспоненциальным распространением цифровых технологий, таких как планшеты Негропонте или смартфоны, персонифицированное обучение вскоре будет доступно буквально любому, кто захочет его получить, безотносительно того, где именно этот человек живет.

Но чтобы цифровое универсальное образование было по-настоящему эффективным, мы должны изменить принцип оценивания успехов. Говорит Джеймс Джи:

Мы не можем добиться более глубокого усвоения материала, пока не изменим экзамены, потому что на экзаменах держится вся система. И здесь решение снова предлагают видеоигры. Видеоигра сама по себе – это непрерывная оценка. В ней тебя постоянно оценивают, каждый момент, когда ты пытаешься решить проблему. И если ты ее не решаешь, игра сообщает, что ты потерпел неудачу и нужно попытаться еще раз. И ты пытаешься. Почему? Потому что игра берет экзамен – самую неприятную и болезненную часть учебного процесса – и превращает его в нечто увлекательное.

Что тут еще важнее – это возможность видеоигр собирать информацию, которая позволяет формировать подробнейшие отчеты о поэтапном прогрессе учеников, самым буквальным образом измеряя их пошаговый рост. По мере развития этих технологий игра сможет записывать огромные объемы данных о каждом аспекте развития ученика – и это гораздо более продвинутая система оценивания, чем тестирование, которым мы пользуемся на данный момент.

Не следует делать вывод, что эти процессы отправят на пенсию всех учителей. Всё новые исследования демонстрируют, что ученики показывают лучшие результаты под присмотром человека, который заботится об их прогрессе. Это означает, что в таких местах, где учителей не хватает, нам нужно будет расширять «бабушкины облака» Митры. Но еще больший потенциал имеют сети взаимного обучения (peer-to-peer tutoring networks); в настоящий момент бета-версию такой модели тестирует Фонд Макартуров. Что тут самое важное: учитывая то, что эти новые модели образования превращают учителей (teachers) в тренеров личностного роста (coaches), необходимо провести более обширные исследования на предмет того, как увеличить эффективность этих тренеров. Сегодня большая часть исследований в области образования концентрируется на способах организации учебного процесса в классной комнате, а при цифровой подаче материала в этом нет никакой необходимости. Зато есть огромная потребность в информации о том, как наилучшим образом удержать внимание ученика при взаимоотношениях один на один с учителем, которые теперь стали возможными.

И наконец, для тех, кто предпочитает, чтобы инструкции им выдавала машина: поскольку развитие искусственного интеллекта постоянно ускоряется, на рынке вскоре появится доступный 24 часа в сутки и всегда находящийся на связи AI-преподаватель. Ранние версии подобных систем, такие как учитель математики Apangea Learning, уже смогли заметно улучшить результаты учащихся. Например, средняя школа им. Билла Арнольда в Гранд-Прейри, штат Техас, использовала Apangea Math, чтобы помочь ученикам, находящимся в группе риска, подготовиться к выпускным экзаменам, – и в результате процент успешно прошедших испытания в этой группе вырос с 20 до Но подобные системы – только пробный шар. В своем романе The Diamond Age: Or, A Young Lady’s Illustrated Primer Нил Стивенсон показывает читателям фрагменты того, что эксперты по AI называют «пожизненным обучающим компаньоном» (lifelong learning companion): искусственный интеллект, который отслеживает процесс обучения человека на протяжении всей жизни последнего, помогая ему полностью овладеть знаниями на всех ступенях академического образования и давая точные персонализированные рекомендации относительно того, что именно предстоит изучать в дальнейшем. Объясняет сопредседатель Университета сингулярности по AI и робототехнике Нил Джейкобстайн:

Мобильность и повсеместность будущих AI -преподавателей позволят каждому ребенку или учащемуся взрослому иметь персонального преподавателя, доступного в любое время и в любом месте. Обучение будет протекать в фоновом режиме, вплетенном в ткань повседневной жизни и доступном в любую секунду по требованию. Дети по-прежнему будут собираться вместе для встреч со сверстниками и учителями-людьми, чтобы сотрудничать в группах и обучаться социальным навыкам, но, по сути дела, парадигма образования коренным образом изменится.

Преимущества этих изменений сложно переоценить. Последние исследования взаимосвязи здоровья и образования продемонстрировали, что люди с лучшим образованием живут дольше и здоровье у них лучше. У них реже бывают инфаркты и меньше риск ожирения и диабета. Также мы знаем, что есть прямая взаимосвязь между хорошо образованным населением и стабильным, свободным обществом: чем лучше у населения образование, тем более устойчива демократия. Но все эти преимущества меркнут перед тем, какие возможности открываются, если мы дадим женщинам такое же образование, как мужчинам.

В данный момент 130 миллионов детей на Земле не ходят в школу, причем две трети из них – девочки. ЮНЕСКО считает, что дать этим девочкам образование – значит дать им «ключ к здоровью и хорошему питанию; к общему улучшению уровня жизни, к лучшим сельскохозяйственным и экологическим технологиям, к повышению валового национального продукта, к большей вовлеченности женщин и гендерному равновесию в принятии решений на всех уровнях общества». В двух словах: дать образование девочкам – наилучшая в мире стратегия по сокращению бедности.

И если обучение девочек может иметь подобное воздействие, представьте, что сможет сделать всеобщее образование. Сочетая безграничные вычисления, искусственный интеллект, повсеместно доступную широкополосную связь и дешевые планшеты, мы сможем предоставить практически бесплатное и персонализированное образование кому угодно, в любом месте и в любое время. Это невероятно мощный фактор достижения изобилия. Представьте себе миллиарды новых пробудившихся умов, охваченных восторгом первопроходцев и направляющих вновь приобретенные знания и навыки на улучшение своих жизней.

 

Продолжительность жизни

Сложно оценить точно, насколько улучшилось наше здоровье на протяжении истории, однако средняя продолжительность жизни – достаточно хороший индикатор. Потребности эволюции сформировали вид Homo sapiens таким образом, чтобы средняя продолжительность жизни особи составляла в среднем тридцать лет. Логику эволюции легко понять, объясняет Марвин Мински из Массачусетского технологического института:

Естественный отбор отдает предпочтение генам тех, кто оставил больше потомков. Это число имеет тенденцию экспоненциально расти по мере смены поколений, и таким образом естественный отбор предпочитает гены тех, кто оставляет потомство в раннем возрасте. Эволюция не заинтересована в том, чтобы сохранять гены, удлиняющие жизнь за пределы, необходимые взрослому животному, чтобы вырастить потомство. [626]

Таким образом, на протяжении большей части человеческой эволюции женщины и мужчины вступали в возраст половой зрелости в 13–14 лет – и вскоре после этого давали жизнь потомству. Они выращивали детей, пока те, в свою очередь, не достигали возраста фертильности, и после этого родители – теперь уже тридцатилетние дедушки и бабушки – становились слишком дорогой обузой. В ранних сообществах гоминидов, где жизнь была трудной, а еды постоянно не хватало, лишняя пара ртов старшего поколения означала меньше пищи для детей. Таким образом, эволюция выстроила надежный механизм: продолжительность жизни в три десятилетия.

Исторически, однако, по мере улучшения наших условий жизни ее продолжительность увеличивалась. В эпоху неолита жизнь была тяжелой, жестокой и короткой – двадцать лет. К бронзовому и железному веку средняя ожидаемая ее продолжительность выросла до двадцати шести, а в Древней Греции и в Древнем Риме – до двадцати восьми лет (Сократ, умерший в семьдесят в 399 году до н. э., был редким исключением). К раннему Средневековью мы уже пробились за черту в сорок лет, но наше восхождение все еще было ограничено чрезвычайно высокой младенческой смертностью. В начале XVII века в Англии две трети всех детей умирали в возрасте до четырех лет, в результате чего ожидаемая продолжительность жизни составляла только тридцать пять.

По-настоящему прогресс продолжительности жизни начался с промышленной революцией. Лучшее снабжение продовольствием в сочетании с базовыми мерами санитарии (такими как устройство канализации, сбор мусора, обеспечение чистой водой и осушение малярийных болот) существенно изменили ситуацию. К началу ХХ века мы добавили пятнадцать лет к средней ожидаемой продолжительности жизни – и цифры вплотную придвинулись к пятидесяти. С развитием современной медицины и больниц эта цифра резко возросла до семидесяти пяти.

Однако в то время как люди, перевалившие за сто лет, становятся всё более распространенным явлением в развитых странах (установленный на данный момент рекорд – 122 года), комбинация факторов-убийц, таких как инфекции нижних дыхательных путей, СПИД, диарея, малярия и туберкулез, в сочетании с войной и бедностью, свирепствует в Африке южнее экватора, где бóльшая часть населения до сих пор едва преодолевает 40-летний рубеж.

Создание мира, где здравоохранение будет в изобилии, означает обращение к потребностям концов спектра – а также всем, кто находится в середине. Нам нужно обеспечить всем чистую воду, достаточное питание и незагрязненный воздух. Также нам нужно искоренить излечимые заболевания, такие как малярия, и научиться вовремя обнаруживать и предотвращать ужасные пандемии, которые всё чаще в последнее время угрожают нашему выживанию. В развитых странах нам нужно найти новые способы улучшить качество жизни для людей, которые живут всё дольше. В общем и целом создание мира, где здравоохранение будет в изобилии, кажется весьма непростой задачей, за исключением того, что каждый компонент медицины сейчас представляет собой информационную технологию – а значит, имеет тенденцию к развитию по экспоненте. И это, друзья мои, в корне меняет ситуацию.

 

Ограничения человеческой природы

«Код синий, Бейкер пять!» – срочное сообщение на пейджер поверх громкоговорителя выдернуло меня из дремы. Было четыре утра, я прикорнул на носилках в коридоре Центральной больницы штата Массачусетс. На третьем курсе медицинского сон был редкой роскошью, и я научился проваливаться в него в любой удобный момент. Но «код синий» означало инфаркт, а «Бейкер пять» – пятый этаж в корпусе Бейкера. Я как раз находился в этом корпусе, но на шестом этаже, и теперь, уже полностью проснувшись, бежал вниз по лестнице, чувствуя прилив адреналина. Я вторым вбежал в палату шестидесятилетнего мужчины, которому менее чем сутки назад сделали операцию по тройному коронарному шунтированию. Медработник, делавший ему сердечно-легочную реанимацию, рявкнул мне приказ – и я тут же приступил к закрытому массажу сердца. Лучше всего я помню звук – треск его недавно вскрытой хирургами грудинной гости под давлением моих рук. Именно тогда я понял: неважно, чему меня научили на лекциях, – ничто из этого не подготовило меня к данной ситуации и осознанию хрупкости человеческого тела.

Мое обучение медицине началось за два года до этого в Медицинской школе Гарварда. На первом курсе все было стандартно: основы нормальной анатомии и физиологии, как все это сочетается вместе и как должно работать. Второй курс весь был посвящен патофизиологии: где и как процессы могут пойти не так. А с тремя триллионами клеток в теле очень многое может пойти не так. Количество информации меня просто оглушало. Помню момент, когда я готовился к экзаменам в конце второго курса, и у меня было ощущение, что я успешно запихнул в свой мозг все концепции, системы и терминологию. Но это ощущение было мимолетным – особенно в больничных палатах, где я встречался с реальностью во всей ее плоти и крови, как это случилось тем ранним утром в отделении Бейкер пять. В той ситуации я быстро осознал, сколько мне еще предстоит узнать – и, более того, сколько мы все на самом деле вообще не знаем.

И это наша первая проблема. Обучение занимает время. Оно требует практики. Наш мозг перерабатывает информацию с ограниченной скоростью, но медицина развивается экспоненциально, и мы просто не можем угнаться за этим ростом. Наша вторая проблема – о ней постоянно твердят в медицинских школах – заключается в том, что через пять лет после выпуска половина из того, что студенты сейчас изучают, возможно, уже не будет соответствовать действительности. Но никто не знает, какая именно половина. Независимо от того, какого медицинского прогресса мы добились за последние века, нашей третьей проблемой будет то, что мы никогда не почувствуем удовлетворения от уровня нашего здравоохранения. Наши стандарты всё повышаются и повышаются, но, учитывая то, что в качестве объектов нашей заботы выступают люди, всегда будут ограничения на количество информации, которой владеет врач, – не говоря уже о всей информации.

Недавний отчет корпорации RAND наглядно иллюстрирует все эти пункты, показывая, что предотвратимые врачебные ошибки в больницах приводят к десяткам тысяч смертей каждый год; предотвратимые ошибки в выборе препаратов делаются минимум полтора миллиона раз каждый год; и в среднем только 55 % взрослых пациентов получают надлежащую терапию, что означает, что в остальных 45 % случаев наши врачи ошибаются.

Несмотря на всю эту безрадостную статистику, даже ошибающийся врач – это гораздо лучше, чем полное отсутствие врача. Пятьдесят семь стран в данный момент не имеют достаточного количества медицинских работников – дефицит составляет 2,4 миллиона врачей и медработников среднего звена. В Африке имеется 2,3 медика на 1000 человек (для сравнения: в Америке на такое же число пациентов приходится 24,8 медработника). Если сформулировать по-другому: в Африке работает 1,3 % всех медиков на планете, а лечат они 25 % больных мира.

Но и в развитых странах все не так уж благополучно. Ассоциация американских медицинских колледжей недавно предупредила, что, если темпы подготовки и выпуска студентов не изменятся, к 2025 году в США будет наблюдаться дефицит в 150 тысяч врачей. И, если Америка не сможет подготовить достаточно сотрудников, чтобы решить собственные медицинские проблемы, где мы найдем в десять раз больше, чтобы заботиться о здоровье восходящего миллиарда?

 

Watson

идет в медицинскую школу

«IBM Watson расправляется с соперниками по Jeopardy!», – написал журнал PCWorld 16 февраля 2011 года. Почти четырнадцать лет спустя после того, как суперкомпьютер Deep Blue обыграл чемпиона мира по шахматам Гарри Каспарова, новое кремниевое дитя корпорации IBM вызвало человечество на очередную битву. На этот раз она состоялась на телевикторине Jeopardy! (ее российский лицензионный аналог называется «Своя игра»). На кону был приз в 1,5 миллионов долларов. Суперкомпьютер Watson, названный в честь первого президента IBM Томаса Уотсона Старшего, в течение трех дней одержал верх и над Брэдом Раттером, выигравшим больше всего денег за всю историю игры (3 400 000 долларов в 2005 году), и над Кеном Дженнингсом, выигравшим самое большое число игр подряд (72 в 2004-м), – и это означало, что он один стоит двух чемпионов.

Наверное, это была неизбежная победа. В ходе соревнования Watson мог пользоваться 200 миллионами страниц контента, в том числе полным текстом «Википедии». Справедливости ради надо сказать, что машина не имела доступа в интернет и могла использовать только то, что было заранее загружено в ее «мозг» объемом в 16 терабайт. Мозг Watson – огромная параллельная вычислительная система, состоящая из девяноста серверов IBM Power Эта система способна «читать» 500 гигабайт информации в секунду, или, если воспользоваться «бумажным» эквивалентом, 3,6 миллиарда книг в час.

И это одно только «железо». Еще большим прорывом стало программное обеспечение DeepQA, которое позволяет Watson «понимать» естественный язык – например, те вопросы и ответы, которые могут встретиться в передаче Jeopardy!. Для этого Watson должен был уметь не только понимать контекст, сленг, метафоры и каламбуры, но и собирать свидетельства, анализировать информацию и генерировать гипотезы.

Конечно, не все хорошие вещи удается сделать компактными. В данный момент Watson занимает пространство комнаты среднего размера. Но это вскоре изменится. Ведь закон Мура и экспоненциальное мышление научили нас тенденции: то, что сейчас занимает комнату, вскоре будет помещаться в карман. Более того, такая вычислительная мощность вскоре будет доступна повсеместно – в одном из множества вычислительных облаков, которые сейчас разрабатываются, – и при этом будет бесплатной или практически бесплатной.

Так зачем же может быть нужен подобный компьютер? Компания Nuance Communications (выросшая из первого стартапа Курцвейла, который назывался Kurzweil Computer Products) объединилась с IMB, медицинской школой Университета штата Мэриленд и Колумбийским университетом для того, чтобы отправить Watson в медицинскую школу. По словам доктора Герберта Чейза, профессора клинической медицины в Колумбийском университете, «Watson потенциально способен сократить время, которое требуется на то, чтобы поставить пациенту правильный диагноз». Машина также может разрабатывать для каждого пациента персональные варианты лечения – эту способность доктор Элиот Сигел, профессор и вице-председатель отделения диагностической радиологии при Университете штата Мэриленд, объясняет таким образом:

Представьте себе суперкомпьютер, который не только хранит и сопоставляет данные пациента, но также моментально интерпретирует записи, анализирует дополнительную информацию и соответствующие статьи из медицинских журналов, а также выдает возможные диагнозы и варианты лечения с точно подсчитанной вероятностью каждого возможного результата терапии.

Но постановка правильного диагноза зависит от точной информации, которую не всегда возможно извлечь из одной лишь беседы с пациентом. Даже самым блистательным диагностам, чтобы сделать правильный вывод, нужны рентген, компьютерная томография и анализ крови. Однако большая часть современного высокотехнологичного оборудования в больницах занимает много места, стоит больших денег и потребляет много энергии – и, соответственно, не слишком доступна небогатому пациенту, не говоря уже о странах третьего мира. Но давайте зададим себе тот самый знаменитый DIY-вопрос: «Что бы сделал Макгайвер?» Он бы вывернул карманы и сделал все, что нужно, с помощью скотча, куска бумажной салфетки и слюны. И, как выясняется, это именно то решение, которое нам нужно.

 

Диагностика с нулевой стоимостью

Скотч? В самом деле? Когда Карлос Камара поступил на докторантуру Университета штата Калифорния в Лос-Анджелесе, чтобы изучать физику высоких энергий, он и не подозревал, что вскоре будет сидеть в темной комнате и экспериментировать с липкой лентой – и что это резко понизит стоимость услуг здравоохранения по всему миру. Камара знал, что при разрушении некоторых кристаллических веществ возникает свет (именно поэтому, когда вы разгрызаете леденец Life Saver, происходит крошечная вспышка). Это явление называется триболюминесценцией. Камара экспериментировал с триболюминесценцией в среднем вакууме и обнаружил, что некоторые материалы излучают не только видимый свет, но и рентгеновские лучи. Возник вопрос: какие именно материалы? Он перепробовал кучу всего – и наконец отмотал в темноте небольшой кусочек клейкой ленты. «Я был потрясен, – говорит он, – скотч не просто светился сильнее всех материалов, что я тестировал, он еще и испускал рентгеновские лучи».

Это открытие стало большой научной сенсацией и даже появилось на обложке журнала Nature (а затем – в эпизоде сериала «Кости»). Вскоре после премьеры этого эпизода Камара объединил усилия с продюсером сериала Дейлом Фоксом, и они вместе основали компанию Tribogenics, цель которой – создать самый маленький и самый дешевый в мире рентгеновский аппарат.

Вместо устройства размером с посудомоечную машину, которое стоит четверть миллиона долларов и имеет в основе технологии XVIII века – то есть, в сущности, вакуумные трубки, подключенные к источнику энергии, – ключевой компонент в устройстве Tribogenics (то, что Камара называет «рентгеновским пикселем») стоит менее одного доллара, имеет размер в половину флэшки и использует триболюминесценцию, чтобы генерировать рентгеновские лучи. Группы этих пикселей могут быть организованы в любую форму любого размера. Матрица 35 на 45 сантиметров может сделать рентгеновский снимок грудной клетки; длинная кривая даст вам томографию. Учитывая то, что эти пискели потребляют очень мало энергии – менее одной сотой того, что требуется традиционному рентгеновскому аппарату, – эта энергия может поступать от солнечной панели или ручного генератора. Дейл Фокс объясняет:

Представьте себе полный набор радиологического оборудования, помещающийся в чемоданчике, работающий от батареек или солнечной энергии, транспортабельный и способный диагностировать всё что угодно – от сломанной руки до кишечной непроходимости. Это выведет полевую медицину и здравоохранение в развивающихся странах на принципиально новый уровень.

Фокс приводит в пример дополнительные возможности в маммографии:

Сегодня маммография требует дорогой, большой стационарной машины, которая делает грубое двумерное изображение. Но представьте себе «бюстгальтер» со встроенными рентгеновскими пиксельными излучателями сверху и рентгеновскими сенсорами снизу. Это устройство автономно, имеет автономный источник питания, умеет подключаться к интернету через 3G или Wi-Fi , и его можно просто отправить пациентке в посылке экспресс-почтой. Пациентка надевает «бюстгальтер», нажимает на кнопку, после чего онлайн появляется врач и говорит: «Привет. Все готово к вашей маммографии? Замрите». Рентгеновские пискели срабатывают, детекторы собирают и передают изображение, и врач тут же его смотрит. Пациентка отсылает обратно устройство – и все это в итоге занимает очень мало времени и стоит очень мало денег.

Рентгеновская пиксельная матрица – первый шаг на пути к тому, что гарвардский профессор химии, а по совместительству успешный предприниматель Джордж Уайтсайдс называет диагностикой с нулевой стоимостью. Недавно Уайтсайдс обратил внимание на болезни, от которых страдает восходящий миллиард. Единственный способ разработать вакцину, которая нужна для борьбы с ВИЧ, малярией и туберкулезом, – это найти метод точно и недорого диагностировать и вести большое количество пациентов. С сегодняшними технологиями это сделать невозможно.

И Уайтсайдс взял за образец BoP-модель Кей-Кей Прахалада. Вместо того чтобы взяться за существующие машины стоимостью в 100 тысяч долларов и пытаться во много раз снизить их стоимость, он начал с самых дешевых материалов: кусочка впитывающей бумаги шириной в один сантиметр. Разместите каплю крови или мочи на краю этого кусочка – и жидкость впитается через волокна. Гидрофобный полимер, напечатанный на этой бумаге, проведет жидкость через специальные каналы к диагностическим ячейкам, где она вступит во взаимодействие с определенными реагентами, окрашивая бумагу в разные цвета. Одна ячейка тестирует мочу на уровень сахара – и при повышенном содержании сахара появляется коричневый цвет. Другая ячейка окрашивает бумагу в синий при повышенном содержании белка. Учитывая, что бумага – не слишком дорогой материал, цель Уайтсайдса сделать стоимость диагностики практически нулевой не так уж далека. По его словам,

самый дорогой компонент здесь – восковый 3D -принтер [для печати на бумаге этих каналов и ячеек]. Такие принтеры стоят около восьмисот долларов штука. Но если они будут работать по 24 часа в сутки, каждый из них сможет делать по десять миллионов тестов каждый год – так что можно сказать, что проблема решена.

Последний пункт нашей триады Макгайвера – анализ слюны – открывает еще бóльшие перспективы. Этот способ сдачи анализа необходим для уже упомянутой выше «Лаборатории на чипе», разработанной доктором Анитой Гоэл и ее компанией Nanobiosym. Разместите каплю слюны (или крови) на нанотехнологических платформах Гоэл – и тут же ДНК- или РНК-сигнатуры любого патогена в вашем организме будут определены, названы и отправлены в центральный суперкомпьютер – хотя бы тот же Watson. Эти чипы – серьезный шаг в направлении диагностики с нулевой стоимостью и важнейший фактор в решении трех основных проблем здравоохранения: как предотвратить распространение пандемий, как снизить угрозу биологического терроризма и как лечить такие широко распространенные заболевания, как СПИД. Технология mChip, разработанная в Колумбийском университете, уже сегодня демонетизирует и дематериализует процесс тестирования на ВИЧ. То, что раньше требовало долгих осмотров у врачей, пробирок с кровью и нескольких дней мучительного ожидания результатов, теперь вообще не нуждается в визите к доктору: для нового варианта тестирования достаточно капли крови, результат расшифровывается за 15 минут, а стоит все это менее одного доллара за микрожидкостный оптический чип размером меньше кредитной карточки.

Учитывая то, что диагностические компьютеры, подобные Watson, вскоре будет доступны через мобильные устройства (а мобильные устройства снабжены GPS), такой компьютер сможет не только диагностировать у вас инфекцию, но и вовремя заметить необычно высокое распространение, скажем, симптомов гриппа в Найроби – и предупредить ВОЗ о возможном начале пандемии. Что еще лучше, из-за того что удельная стоимость диагноза Watson представляет собой в основном затраты на работу компьютера (т. е., по сути, это стоимость электричества), цена снижается до центов. Чтобы помочь ускорить этот процесс, 10 мая 2011 года интернет-провайдер Qualcomm объединился с фондом X PRIZE и объявил о планах разработки трикодера Qualcomm X PRIZE (его так назвали в честь технологии медицинского сканирования из сериала Star Trek). Этот конкурс обещает 10 миллионов долларов первой команде, которая сможет представить ориентированное на потребителя и низкое по стоимости мобильное устройство, способное диагностировать пациента лучше, чем группа сертифицированных врачей.

Но все эти диагностические чудеса не способны сами по себе реализовать все наши цели в области здравоохранения, потому что узнать, что не так с пациентом, – это только полдела. Предстоит еще лечить пациента и вернуть ему здоровье. Мы уже обсуждали «предотвращаемые» заболевания, которые можно искоренить, просто дав людям доступ к чистой воде, чистой энергии, нормальному питанию и канализации; но есть ведь и другая категория болезней, которую необходимо рассмотреть, – болезни, относительно легко излечивающиеся. Для терапии во многих случаях нужны просто лекарства, но некоторые заболевания требуют хирургического вмешательства. Могут ли технологии преобразовать хирургию так же, как они преобразовали диагностику?

 

Доктора да Винчи вызывают в операционную

По данным Всемирной организации здоровья, самая распространенная причина слепоты – старческая катаракта: восемнадцать миллионов случаев в год в Африке, Азии и Китае. Катаракта – это помутнение прозрачных линз нашего глаза. Хотя катаракту можно легко удалить и эта форма слепоты поддается полному излечению, хирургические услуги во многих развивающихся странах ненадлежащего качества, недоступны и слишком дороги для большинства нуждающихся в них пациентов.

Больше шансов им предоставляет некоммерческая гуманитарная организация ORBIS International, которая обучает медиков в развивающихся странах методике удаления катаракты, используя для этого глазную больницу «Летающий глаз» (Flying Eye Hospital) – переоборудованный самолет DC-Этот самолет прибывает то в один, то в другой регион с врачами, медсестрами и техническим персоналом на борту. Оказавшись на месте, они помогают определенному числу пациентов и обучают местных врачей. Но таким способом можно подготовить только ограниченное количество специалистов. Эксперт в области медицины и робототехники Кэтрин Мор убеждена, что в будущем удастся избавиться от этих ограничений:

Представьте себе специализированных роботов, которые способны выполнить простую стандартную операцию такого типа с идеальной точностью и практически бесплатно.

Ранние версии подобного хирургического робота, получившего название «Хирургическая система да Винчи» (Da Vinci Surgical System), были разработаны компанией Кэтрин Мор, называющейся Intuitive Surgical. Вообще говоря, «Система да Винчи» появилась с подачи Агентства по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам (DARPA): Министерство обороны хотело убрать хирургов с передовой, но при этом оперировать раненых в течение «золотого часа» – первых 60 минут после ранения. Лучший способ решить эту проблему – создать робота, который мог бы провести операцию раненого солдата, и врача, находящегося в безопасном месте, но участвующего в операции по видеосвязи. За последние годы эта технология быстро развивается и начинает перемещаться из военных госпиталей в операционные обычных больниц – первоначально по просьбе кардиохирургов, которые искали способы оперировать, не вскрывая грудную клетку. Затем технологией заинтересовались хирурги, желавшие быстро делать стандартные простатэктомии и операции по шунтированию желудка. Последние версии системы, такие как хирургический робот MAKO, достаточно искусны, чтобы ассистировать ортопедам в деликатных процедурах протезирования коленных суставов.

Сегодняшняя технология не заменяет хирургов полностью, но она увеличивает возможности человека и позволяет ему оперировать на расстоянии. Рассказывает Кэтрин Мор:

Полностью оцифровав изображение поврежденной области, которую предстоит исправить, вы помещаете этот цифровой слой между тканью пациента и глазами хирурга. Затем это изображение можно дополнить, наложив поверх еще какую-либо информацию или увеличив его. Далее, оцифровав движения рук и поместив цифровой слой между хирургом и роботизированными инструментами, вы можете исключить дрожание пальцев, сделать движения более точными и даже производить дистанционные хирургические вмешательства на больших расстояниях, что позволит специалисту из Лос-Анджелеса сделать операцию в Алжире, когда у него окажется свободное время, не проводя при этом двадцать часов в самолете.

Мор предсказывает, что в течение следующих пяти-десяти лет появятся специализированные роботы меньшего размера, которые будут делать гораздо больший ассортимент операций, помимо удаления катаракты. Один, допустим, будет работать с глаукомой, другой – делать операцию по шунтированию желудка, третий – стоматологические вмешательства. А через 15–20 лет открываются еще более заманчивые перспективы:

В будущем мы сможем определять рак по анализу крови, мочи или по дыханию, а определив, удалять опухоль с помощью роботов. Робот найдет крошечное раковое повреждение, введет иглу и уничтожит его – точно так же, как мы сейчас уничтожаем злокачественную родинку.

 

Роботы-сиделки

Рак – только одна из проблем, с которой придется столкнуться нашему стареющему населению. На самом деле, когда речь заходит о расходах на здравоохранение и качестве жизни, то надо осознать, что забота о пожилых людях будет стоить нам триллионы долларов. Самым старым представителям поколения бэби-бумеров исполнилось 65 лет в 2011 году. К 2030-м в одних только США число людей старше 65 вырастет до 71,5 миллионов. В развитых странах в целом число стариков, переваливших за столетний рубеж, удваивается каждое десятилетие и с 455 тысяч в 2009 году вырастет до 4,1 миллиона к 2050-му. А среднестатистический ежегодный рост числа тех, кому за 80, в два раза выше роста числа тех, кому за В 2050-м у нас в мире будет 311 миллионов тех, кому перевалило за восемьдесят. Когда пожилые люди теряют возможность ухаживать за собой самостоятельно, многие из них, по данным Национального центра медицинской статистики, отправляются в дома престарелых, где стоимость их содержания обходится в 40–85 тысяч долларов на человека в год. И возникает вопрос: когда по этой дороге пойдут сотни миллионов людей – сможем ли мы себе это позволить?

Для доктора Дэна Барри ответ прост: пусть за стариками ухаживают роботы. Барри вкладывает в решение этой проблемы весь свой весьма разносторонний опыт: медицинский диплом, докторская степень, три полета в космос на «Шаттле», собственная робототехническая компания и звездная роль участника реалити-шоу Survivor (русский аналог шоу называется «Последний герой»). Кроме этого, Барри также ведет учебный курс по робототехнике и искусственному интеллекту в Университете сингулярности, в котором он много времени уделяет размышлениям о том, как можно применить роботов в здравоохранении будущего.

Самый большой вклад, который могут сделать роботы в здравоохранение, – это забота о стареющем населении, о людях, которые потеряли супругов или способность заботиться о себе. Роботы продлят этим людям время самостоятельного существования, предложат эмоциональную поддержку, социальное взаимодействие и помощь в осуществлении базовых функциональных действий: откроют входную дверь, помогут подняться, если человек упал, помогут принять душ и сходить в туалет. Они с удовольствием будут выслушивать одну и ту же историю по двадцать пять раз на дню и выдавать желаемую реакцию. А для людей с сексуальными дисфункциями или особыми потребностями роботы также будут играть огромную роль.

Когда эти роботы станут доступными и сколько они будут стоить? По мнению Барри,

в течение пяти лет на рынке появятся роботы, которые смогут опознавать хозяина, реагировать на его движения и выражения лица соответствующими эмоциональными откликами, а также исполнять полезные дела по дому, например уборку, пока хозяин спит. Прокрутите время вперед еще на 15–20 лет – и мы предложим вам робота-компаньона, который сможет вести настоящие, тонкие беседы и служить вам в качестве друга, квалифицированной сиделки и, возможно, даже психолога.

Прогнозируемая цена потрясает почти так же, как возможности этих роботов. «Я ожидаю, что первые модели будут стоить в районе тысячи долларов», – говорит Барри. Он развивает мысль, объясняя, что, например, цена трехмерного лазерного дальномера упала с первоначальных 5000 до 150 долларов благодаря появлению новой технологии бесконтактного игрового контроллера Xbox Kinect компании Microsoft и массовой продаже соответствующих устройств.

Лазерный дальномер – это типичный способ, которым робот ориентируется в загроможденном помещении. Просто невероятно, какими мощными и дешевыми они стали. В результате появления этой технологии поднялось целое цунами новых программ и приложений и резко выросло число людей, разрабатывающих DIY-роботов. Как только цена снизилась в достаточной степени, армия студентов магистратуры начала играть, экспериментировать и выдавать изумительные новые приложения.

Так же, как и у лазерных дальномеров, стоимость остальных компонентов роботов-сиделок снижается, а мощность растет. Очень скоро необходимые сенсоры и вычислительные мощности станут практически бесплатными. Все, что вам придется купить, – это механическое «тело» робота, и именно поэтому Барри считает, что приблизительная стоимость этих устройств составит тысячу долларов. И вот вам сравнение: если мы подразумеваем, что большинство восьмидесятилетних в нашем будущем будет нуждаться в какой-то форме ухода, мы можем или тратить (по сегодняшним ценам) триллионы долларов на дома престарелых, или давайте, как предлагает Барри, предоставим заботу о стариках роботам.

 

Могущественная стволовая клетка

В начале 1990-х опытный нейрохирург-травматолог Роберт Харири почувствовал, что его все больше разочаровывает его профессия – особенно ограниченные возможности скальпеля. «Мы умели сохранять людям жизнь после несчастных случаев и отчасти восстанавливать их, – вспоминает он, – но хирургия не могла полностью вернуть их к норме». Поэтому Харири начал искать способы возобновления естественных процессов, которые помогли бы мозгу регенерироваться и полностью «обновить прошивку». В конце девяностых он понял, что, возможно, имело бы смысл делать пациентам инъекции стволовых клеток, чтобы лечить и потенциально излечивать болезни таким же образом, как мы сейчас лечим их инъекциями лекарств. Харири решил, что для реализации истинного потенциала медицины стволовых клеток он должен обеспечить их основательный запас для будущих процедур, в результате чего основал свою первую компанию по хранению как стволовых клеток плаценты, так и пуповинной крови новорожденных. Четыре года спустя компания LifeBank/Anthrogenesis слилась с 30-миллиардным фармацевтическим гигантом Celgene Corporation, который разглядел потенциал этой технологии, способной полностью преобразовать медицину.

Но не только Celgene желает участвовать в этом процессе. Говорит доктор Дэниел Крафт, специалист по трансплантации костного мозга (разновидность терапии стволовых клеток) и руководитель медицинского направления в Университете сингулярности:

Мы все начинаем свое существование с единственной оплодотворенной яйцеклетки, которая развивается в сложный организм, состоящий из десяти триллионов клеток и построенный из более чем двухсот видов тканей. И каждая клетка работает круглосуточно, выполняя специализированные функции. Стволовые клетки ведут этот чрезвычайно сложный процесс дифференциации, роста и восстановления. Потенциально они могут революционизировать многие аспекты здравоохранения, как практически ничто другое.

Доктор Харири согласен:

Потенциал у этой технологии просто невероятный. В следующие пять-десять лет мы собираемся использовать стволовые клетки, чтобы лечить хронические аутоиммунные заболевания, такие как ревматоидный артрит, рассеянный склероз, язвенный колит, болезнь Крона и склеродермию. После этого, я думаю, следующим рубежом станут нейродегеративные заболевания, то есть мы начнем противостоять болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, даже инсульту. И это будет вполне доступная терапия. Технология производства стволовых клеток очень прогрессировала за последнее десятилетие. Чтобы дать вам об этом представление, скажу, что мы перешли от уверенности в том, что терапия стволовых клеток будет стоить более 100 тысяч долларов, к факту, что мы сможем сделать это за 10 тысяч. В течение следующего десятилетия, думаю, мы сможем еще более значительно снизить цены. То есть мы говорим о потенциале «излечения» хронических заболеваний и оздоровления ключевых органов по цене меньшей, чем стоимость нового ноутбука.

А если ваша печень или почка откажут до того, как вы сможете их оздоровить, не волнуйтесь – есть и другое решение. Один из патентов доктора Харири – «Реновация и репопуляция трупных органов и тканевых матриц стволовыми клетками» – создает основу для выращивания новых пригодных для трансплантации органов в лаборатории. Пионер в области тканевой инженерии, Энтони Атала из Медицинского центра при Университете Уэйк-Форест уже успешно продемонстрировал этот подход. Доктор Атала объясняет:

Во всем мире существует огромная потребность в органах. За прошедшее десятилетие количество пациентов в очередях на трансплантацию органов удвоилось, в то время как количество самих трансплантатов осталось неизменным. В данный момент мы уже умеем выращивать в лаборатории человеческие уши, пальцы, уретры, сердечные клапаны и целые мочевые пузыри.

Следующая фундаментальная задача, над которой будет работать Атала, – это выращивание одного из самых сложных органов в человеческом организме: почки. Около 80 % пациентов в очереди на трансплантацию ждут именно почку. В 2008 году в одних только США было совершено более 16 тысяч пересадок этого органа. Здесь трупными органами и тканевыми матрицами не обойдешься: Атале и его команде уже удалось напечатать первые версии искусственного органа на 3D-принтере. Атала рассказывает:

Мы начали с обычного струйного принтера, который приспособили для послойной печати клеток – по одному слою за проход. За несколько часов мы смогли распечатать настоящую мини-почку.

Хотя для создания искусственной почки может понадобиться десятилетие работы, Атала смотрит в будущее с осторожным оптимизмом, учитывая то, что участки его распечатанной почечной ткани уже выделяют подобную урине субстанцию. Говорит доктор Дэниел Крафт:

Идет ли речь о регенерации органов или восстановлении тканей, поврежденных старением, травмой или заболеванием, это быстро развивающееся направление окажет воздействие практически на любую клиническую область. Недавнее изобретение индуцированных полипотентных стволовых клеток, [678] которые могут быть созданы путем перепрограммирования клеток кожи пациента, открывает нам свободный доступ к этой мощной технологии. А с предстоящим слиянием технологий стволовых клеток, инженерии тканей и 3D -печати мы вскоре будем иметь чрезвычайно мощный инструментарий, который позволит нам достичь изобилия в области здравоохранения.

 

Четыре «П»

Многие согласны с тем, что стволовые клетки вскоре дадут нам возможность восстанавливать и заменять отказавшие органы. Но если медицина четырех «П» (4P medicine) также выполнит свои задачи, то, возможно, положение в области здравоохранения уже никогда не будет столь отчаянным. Медицина четырех «П» – это медицина предсказательная, персонифицированная, предупредительная и партисипаторная (predictive, personalized, preventative, participatory), и именно по этому пути развивается современное здравоохранение. Соедините дешевое, ультрабыстрое, подходящее для медицинского применения секвенирование генома с огромной вычислительной мощностью – и мы начнем приближаться к двум из этих четырех категорий: предсказательности и персонифицированности.

За последнее десятилетие стоимость секвенирования снизилась со 100 миллионов долларов (которые были потрачены на историческую расшифровку генома Крейгом Вентером в 2001 году) до ожидаемой в ближайшее время тысячи долларов при той же степени точности. Такие компании, как Illumnia, Life Technologies и Halcyon Molecular, борются за рынок секвенирования потенциальным объемом в триллион долларов. Вскоре мы сможем секвенировать геном каждого новорожденного, и генетический профиль станет стандартной частью медицинской карточки пациента. Раковые пациенты смогут получить генетический анализ своих опухолей, и результаты этого анализа смогут быть сопоставлены с глобальной базой коррелирующих данных. Если все будет сделано правильно, эта схема будет генерировать мириады полезных прогнозов и полностью изменит медицину – превратит ее из пассивной технологии, использующей обобщенный, неспецифичный подход, в технологию предиктивную и персонифицированную. Если коротко, то каждый из нас будет знать, какие болезни нам сулят наши гены, что делать, чтобы предотвратить их развитие, и, если мы все-таки заболеем, какие лекарства будут наиболее эффективными для нашего уникального генетического набора.

Но стремительное секвенирование ДНК – это лишь начало сегодняшнего биотехнического ренессанса. Мы учимся также разгадывать молекулярную основу заболевания и берем под контроль экспрессию генов нашего тела; эти два направления вместе могут открыть эру персонифицированной и превентивной медицины. Например, тут открываются возможности для борьбы с явлением, которое ВОЗ сегодня признает пандемией: с ожирением. Генетический «виновник» этого заболевания – ген инсулинового рецептора жира, который «велит» нашему телу изо всех сил удерживать каждую потребленную калорию. За много тысяч лет до изобретения «Макдональдса» это был полезный ген: ранние гоминиды никогда не могли быть уверены в будущем – даже в том, когда случится в следующий раз поесть. Но для нашей «нации фастфуда» этот генетический принцип стал смертным приговором. Однако новая технология, которая называется РНК-интерференцией, выключает определенные гены, блокируя информационную РНК, которую они производят. Когда гарвардские исследователи использовали РНК-интерференцию, чтобы отключить инсулиновый рецептор жира у мышей, те продолжали потреблять много калорий – но не жирели и оставались здоровыми. Мало того, они к тому же жили на 20 % дольше, получив то же преимущество, что дает ограничение в калориях, – и без всяких болезненных экстремальных диет.

Партисипаторность медицины – четвертая особенность нашего будущего здравоохранения. Благодаря мощным технологиям каждый из нас становится как бы генеральным директором своего собственного здоровья. Мобильный телефон превращается в центр управления полетами, где вся информация о нашем организме в режиме реального времени собирается, демонстрируется и анализируется, давая каждому из нас возможность принимать важные решения относительного своего здоровья каждый день, в каждый момент времени. Компании, занимающиеся персональной геномикой, такие как 23andMe и Navigenics, уже сейчас позволяют пользователям лучше понять собственную генетическую характеристику и ее влияние на здоровье. Но не менее важен эффект нашего окружения и повседневного выбора – и именно здесь в игру вступает новое поколение сенсорных технологий. Объясняет Томас Гетц, выпускающий редактор журнала Wired и автор книги «Древо решений: как взять контроль над собственным здоровьем в новую эпоху персонифицированной медицины» (The Decision Tree: Taking Control of Your Health in the New Era of Personalized Medicine):

Цена, размер и энергопотребление сенсоров принципиально уменьшились за последние десятилетия. Сенсор, направлявший межконтинентальную баллистическую ракету в 1960-х годах, стоил 100 тысяч долларов и весил много килограммов. Теперь сенсор с такими же возможностями умещается на чипе и стоит меньше доллара. [687]

Благодаря этому прогрессу члены таких движений, как Quantified Self, гораздо более тщательно следят за своим здоровьем, отслеживая все жизненные циклы и состояния – от фаз сна до потребленных или сожженных калорий, от кровяного давления до анализа сердечного ритма в режиме реального времени. Продвигаясь всё дальше по этому пути, мы скоро сможем измерять, записывать и оценивать каждый аспект нашей жизни: от химического состава крови до режима физических нагрузок; того, что мы едим, что пьем и чем дышим. Никогда уже больше незнание не станет достаточным оправданием для того, чтобы не заботиться о себе.

 

Эпоха изобилия в области здравоохранения

Должно быть очевидным, что область здравоохранения вступает в период взрывных изменений. Однако главные движущие силы здесь – не только технологии. По мере старения поколения бэби-бумеров самые богатые из них будут тратить любые деньги на то, чтобы провести как можно больше времени качественной жизни со своими близкими. Таким образом, новые технологии неизбежно распространятся в этой области благодаря самым пожилым, богатым и мотивированным членам общества. Финансисты с Уолл-стрит, которые в 70-е годы разговаривали по мобильным телефонам размером с портфель, стали одной из причин распространения в субэкваториальной Африке наших дней сотен миллионов дешевых телефонов Nokia. И точно так же миллиарды долларов, потраченных на исследования в области медицины, а также инновации предпринимателей, описанные в этой главе, вскоре сослужат службу всем девяти будущим миллиардам населения Земли. А учитывая негибкость и даже закостенелость регулирующих процессов здравоохранения в развитых странах, есть причины верить в то, что некоторые из этих революционных технологий сначала найдут применение в менее бюрократических регионах развивающихся стран, прежде чем им дадут зеленый свет в США.

И хотя эти высокотехнологичные методы терапии, несомненно, принесут пользу развивающимся странам, суть проблем последних на самом деле в том, что там не удовлетворено большинство базовых потребностей: не хватает ни москитных сеток, ни элементарных лекарств от малярии, ни антибиотиков для борьбы с бронхитом и диареей; недостаточно распространены образовательные программы, посвященные ВИЧ и необходимости контрацепции. Во многих случаях лечение от той или иной болезни имеется, но отсутствует необходимая инфраструктура. Однако сейчас в этих странах появляются образовательные программы, доступные через мобильные телефоны, и они могут помочь. Например, проект «Масилулеке» в Южной Африке при помощи смс распространяет бюллетень с информацией о ВИЧ. Кампания Text4Baby, запущенная корпорацией Johnson & Johnson, помогла двадцати миллионам беременных женщин и молодых матерей в Китае, Индии, Мексике, Бангладеш, Южной Африке и Нигерии. Влияние в этой области могут оказать технофилантропы – такие как Билл Гейтс, ведущий войну с малярией. По существу, однако, удовлетворить нужды третьего мира означает обеспечить восходящий миллиард самыми базовыми ресурсами: едой, водой, энергией и образованием, – в то же время двигаясь вперед с помощью технологических прорывов, описанных в этой главе. Если у нас это получится, мы сможем начать эру изобилия в области здравоохранения.

 

Власть народу

Свобода, предмет этой главы, – одновременно пик нашей пирамиды и тема, дойдя до которой, наша книга становится отчасти философской. В других разделах мы исследовали, как сотрудничество людей и экспоненциальные технологии совместно смогут улучшить жизнь миллиардов на нашей планете в течение нескольких грядущих десятилетий. Но в этих главах мы говорили о материальных продуктах и услугах: о пище, воде, образовании, здравоохранении и энергии. Свобода попадает в другую категорию. Это одновременно идея и доступ к идеям. Это состояние бытия, состояние сознания и образ жизни. И кроме того, это всеобъемлющее понятие со значениями, простирающимися от права для нескольких человек собраться поболтать в кофейне до права носить автоматическое оружие на улицах города, и это означает, что свобода – также ряд понятий, выходящий за пределы проблематики этой книги.

Что же находится в пределах нашей проблематики? Это экономическая свобода, права человека, политические свободы, информационная открытость, свободные потоки информации, свобода слова и повышение ценности каждой отдельной личности. На все эти категории воздействуют трансформирующие силы, которые мы обсуждаем в этой книге, все эти свободы необходимо реализовать на пути к изобилию. Мы разберем каждую из них по отдельности.

Нехватка еды и воды, невозможность приобрести лекарства от излечимых болезней, недостаток одежды, отсутствие жилища, доступного здравоохранения, образования и туалета – все это, по словам нобелевского лауреата Амартии Сена, «основные источники несвободы». Как нам стало ясно из предыдущих глав, экспоненциальные технологии уже сейчас меняют это положение вещей. Будь то уроки алгебры в Академии Хана или «Праща» Дина Кеймена, эти орудия благополучия оказывают двойной эффект, являясь также инструментами освобождения: они экономят время и деньги, улучшают качество жизни и создают благотворную обратную связь всё новых возможностей. Эта тенденция продолжится и в будущем. Каждый крошечный шаг, облегчающий доступ к чистой воде, дешевой энергии или любому другому уровню нашей пирамиды, идет на пользу этим базовым свободам, делая их непосредственным результатом прогресса. Права человека также получают пользу от продвижения экспоненциальных технологий. Кенийская платформа «Ушахиди» первоначально была создана, чтобы отслеживать вспышки насилия в стране, однако ее популярность повлекла спонтанный расцвет «активистской картографии» (activist mapping). Эта технология, представляющая собой сочетание социального активизма, гражданской журналистики и мультимедийной картографии, использует для сбора информации краудсорсинг и теперь применяется по всему миру в борьбе за гражданские права. Активистская картография защищает сексуальные меньшинства в Намибии, этнические меньшинства в Кении и потенциальных жертв армейского насилия в Колумбии. Такие сайты, как World Is Witness, документируют истории о геноциде, а проекты, подобные WikiLeaks, оповещают мир о всевозможных нарушениях прав человека.

Кроме того, WikiLeaks – это пример того, как информационные и коммуникационные технологии (ИКТ) способствуют политической свободе и большей информационной открытости. Но это не единственный пример. В 2009 год сайт «Ушахиди» был модифицирован таким образом, чтобы позволить гражданам Мексики самостоятельно контролировать выборы в стране. Тем временем нигерийский активистский проект Enough Is Enough, получивший грант в 130 тысяч долларов от телекоммуникационной компании Omidyar Network, использует Twitter, Facebook и местные социальные сети, чтобы создать внепартийный универсальный интернет-портал, который сможет помочь в регистрации избирателей, поиске информации о кандидатах и отслеживании хода выборов.

Вполне возможно, что самое большое влияние ИКТ оказывают в точке, где пересекаются информационная открытость и социально-политическая свобода. До наступления эпохи интернета какому-нибудь застенчивому гею в Пакистане приходилось очень нелегко. В наше время, хотя его жизнь все равно не назовешь простой, он по крайней мере в два клика мышью может получить совет и поддержку от нескольких миллионов человек, находящихся в подобной ситуации.

Очевидно, что больше всего этот свободный поток информации обязан распространению мобильной связи и интернета. Как уже говорилось выше, у бóльшей части человечества – даже у тех, кто живет в беднейших из развивающихся стран, – мобильная связь теперь лучше, чем у президента США 25 лет назад. И если эти люди подключены к интернету – значит, они имеют доступ к большему объему знаний, чем президент имел пятнадцать лет назад. Свободный информационный поток стал так важен для всех нас, что в 2011 году Организация Объединенных Наций причислила доступ в интернет к основополагающим правам человека.

Свобода слова и самовыражения также нашла много союзников в информационную эпоху. Председатель совета директоров GoogleЭрик Шмидт говорит:

Взгляните на это следующим образом: мы перешли от иерархической структуры передачи сообщений, когда люди получали информацию от того или иного вещателя – и эта информация обычно была укоренена в местном контексте, – к структуре, когда каждый человек сам себе организатор, вещатель, блогер и коммуникатор.

Конечно, еще существуют сложные проблемы, связанные с цензурой (для начала – так называемый «великий китайский файрвол»), но факт остается фактом: никогда прежде обычный гражданин не имел ни возможности быть услышанным, ни доступа к глобальной аудитории. И этот доступ гарантирован, как сказал недавно изданию Christian Science Monitor Бен Скотт, советник по инновациям Хиллари Клинтон в бытность ее госсекретарем США:

Интернет имеет свойство смещать центр власти от централизованных институтов к множеству лидеров, представляющих различные сообщества. Правительства, которые хотят ввести интернет-цензуру, сражаются против самой природы технологий.

Но больше всего нарастающая волна изобилия повлияет на ценность каждой отдельной личности и право последней на личностный рост и на участие во власти. Это изменение настолько важно и его последствия настолько обширны, что мы посвятим несколько следующих разделов этой главы более пристальному его изучению.

 

Миллион голосов

В 2004 году оксфордский студент-дипломник Джаред Коэн решил, что ему хочется в Иран. Учитывая, что отношение Ирана к США отчасти объясняется тем, что Америка поддерживает Израиль, американский еврей Коэн не думал, что у него есть шансы получить визу. Друзья не советовали ему даже пытаться. Специалисты говорили, что он только теряет время. Однако спустя четыре месяца и шестнадцать визитов в иранское посольство в Лондоне он получил разрешение отправиться в страну, которую позже описал в книге «Дети джихада: путешествия молодого американца среди молодежи Ближнего Востока» (Children of Jihad: A Young American’s Travels Among the Youth of the Middle East).

Коэн хотел в Иран, чтобы углубить свое понимание международных отношений. Он хотел взять интервью у лидеров оппозиции, представителей правительства и различных реформаторов – однако успел побеседовать лишь с вице-президентом Ирана и несколькими оппозиционерами, как к нему в отель заявились среди ночи офицеры Революционной гвардии, нашли список людей, у которых он хотел бы взять интервью, и запретили ему с ними встречаться. Однако, вместо того чтобы вернуться побежденным в Англию, Коэн решил поездить по Ирану и попробовать завести здесь друзей. В результате он подружился с множеством людей – в основном с молодежью. Две трети населения Ирана моложе тридцати лет. Коэн назвал их «настоящей оппозицией»: это мощное, не слишком религиозное молодежное движение, жадно тянущееся к западной культуре и задыхающееся в условиях правящего режима. Также он обнаружил, что расцвету движения способствуют современные технологии: этот вывод окончательно у него оформился на оживленном перекрестке в центре Шираза, где он обнаружил кучку подростков и молодежи чуть за двадцать, которые стояли, оперевшись спиной на стену, и таращились в экраны своих мобильных телефонов.

Он спросил одного мальчика, что они делают, и тот ответил, что все приходят в это место, чтобы через Bluetooth подключиться к интернету.

«Разве это не опасно? – спросил Коэн. – Вы делаете это совершенно открыто. Вы не боитесь, что вас могут поймать?»

Мальчик покачал головой. «Никто из тех, кому старше тридцати, не знает, что такое Bluetooth».

Именно в этот момент Коэн понял: цифровые технологии провели водораздел между поколениями, и это открыло окно возможностей. В странах, где о свободе слова можно было только мечтать, люди с базовыми технологическими навыками внезапно получили доступ к частной коммуникационной сети. Учитывая то, что люди моложе тридцати составляют большинство в мусульманском мире, Коэн подумал, что технологии могут помочь им сформировать идентичность, не основанную на радикальном насилии.

Эти идеи нашли понимание в Госдепартаменте США. Когда Коэну было двадцать четыре года, тогдашний госсекретарь Кондолиза Райс пригласила его на работу, и он стал самым молодым членом ее отдела политического планирования. Спустя несколько лет Коэн все еще работал в этом отделе, когда в Госдепартамент начали поступать странные доклады о массовых протестах против FARC. FARC, или Революционные вооруженные силы Колумбии – это основанная сорок лет назад марксистско-ленинская повстанческая группа, которая давно уже обеспечивала свое существование терроризмом, торговлей оружием и наркотиками, а также похищениями с целью получения выкупа. Члены этой группы взрывали мосты и самолеты, устраивали массовые перестрелки в городах. В 1999–2007 годах FARC контролировала 40 % территории Колумбии. Захват заложников стал настолько массовым явлением, что к началу 2008 года FARC удерживала семьсот человек, включая кандидата в президенты страны Ингрид Бетанкур, похищенную еще во время президентской кампании 2002 года. Но совершенно внезапно 5 февраля 2008 года в городах по всему миру на улицы вышли двенадцать миллионов человек – и все они протестовали против повстанцев и требовали освободить заложников.

В Госдепе никто не понял, что происходит. Протестующие появились спонтанно, и, казалось, у них не было лидера. Однако было такое ощущение, что это мероприятие каким-то образом координируется через интернет. Коэна как самого молодого сотрудника и человека, который, как предполагалось, разбирается в технологиях, попросили проанализировать ситуацию. Пытаясь выяснить, что происходит, он обнаружил, что ответственность за происходящее, по всей вероятности, несет колумбийский компьютерный инженер по имени Оскар Моралес. «И я просто позвонил этому парню, – вспоминает Коэн, – и сказал: „Привет! Как дела! Не мог бы рассказать, как ты это сделал?“»

Так что же сделал Моралес, чтобы вывести миллионы людей на улицы в стране, где в течение десятилетий всякий, кто выступал против FARC, оказывался либо заложником, либо покойником? Он создал группу в Facebook и назвал ее «Миллион голосов против FARC». На странице группы он написал большими буквами четыре простых призыва: «БОЛЬШЕ НИКАКИХ ПОХИЩЕНИЙ, НИКАКОЙ ЛЖИ, НИКАКИХ СМЕРТЕЙ, НИКАКОЙ FARC».

«В тот момент мне было все равно – пусть бы ко мне присоединилось всего пять человек, – сказал Моралес. – Всё, что я хотел, – это встать во весь рост и создать прецедент: мы, молодые люди, больше не намерены терпеть террор и похищения».

Моралес закончил возиться со страницей около трех утра 4 января 2008 года и завалился спать. Когда он спустя двенадцать часов снова зашел на Facebook, в группе было уже 1500 участников. Еще через день их стало четыре тысячи. На третий день – восемь. Затем рост пошел по экспоненте. В конце первой недели группа насчитывала 100 тысяч участников. Примерно в это же время Моралес и его друзья решили, что настало время выбраться за пределы виртуального мира в реальный.

Всего месяц спустя с помощью 400 тысяч добровольцев «Миллион голосов» мобилизовал около 12 миллионов людей в двухстах городах сорока стран, причем на улицы одной только Боготы вышло полтора миллиона. Эти протесты освещались настолько широко, что новости проникли глубоко на территорию FARC, куда они обычно не доходили. «Когда боевики FARC услышали, сколько народу против них выступает, – говорит Коэн, – они осознали, что в войне наступил перелом. В результате началась огромная волна демилитаризации».

Коэн был заворожен этой историей. Он полетел в Колумбию, чтобы встретиться с Моралесом. Больше всего его удивила структура организации:

Все, что я видел, было похоже на неправительственную гуманитарную организацию, но это не была НГО – это был интернет. Вместо работников здесь были подписчики, вместо оплачиваемых сотрудников – волонтеры. Однако же этот парень и его друзья на Facebook поспособствовали крушению FARC !

Для Коэна, да и всего Госдепартамента, это был в какой-то степени переломный момент: «Впервые мы осознали важность социальных платформ вроде Facebook и влияния, которое они могут иметь на молодежь». Именно в это время Коэн решил, что технологии должны стать фундаментальной частью внешней политики США. В администрации Обамы он обнаружил активных союзников. Госсекретарь Клинтон сделала стратегическое использование технологий, которые она назвала «искусством управления государством XXI века», одним из важнейших своих приоритетов:

Мы обнаруживаем себя в таком моменте человеческой истории, когда у нас есть возможность создать совершенно новые, инновационные формы дипломатии. И использовать эти формы, чтобы помочь каждому отдельному человеку в его развитии.

Коэна все больше заботила расширяющаяся пропасть между развивающимися странами и их локальными проблемами – и людьми, которые создавали высокотехнологичные инструменты XXI века. Как представитель Госдепартамента, он начал приглашать представителей высокотехнологичных компаний в официальные поездки в страны Ближнего Востока, прежде всего в Ирак. Среди таких приглашенных был и основатель Twitter Джек Дорси. Спустя полгода после его поездки, когда улицы Тегерана заполнились протестующими против фальсификаций на иранских выборах, а правительство перекрыло все традиционные способы коммуникации, Коэн позвонил Дорси и попросил его отложить профилактику сайта Twitter, которая была назначена на этот день. Остальное, как говорится, история.

Twitter, конечно же, вскоре стал единственным каналом связи иранцев с внешним миром, и, хотя Twitter-революция не свергла иранское правительство, она – в комбинации с усилиями Моралеса и другими активистскими кампаниями, разворачивающимися в интернете, – вымостила дорогу к тому, что вскоре получило название Арабской весны (позже мы еще поговорим об этом подробнее). Коэн вспоминает:

Это не было придумано специально. Технологию Bluetooth изобрели для того, чтобы вы могли разговаривать по телефону за рулем. Никто из создателей этой технологии не предполагал, что этот способ передачи информации будет использован для того, чтобы бороться с репрессивным режимом. Но смысл основных событий последних нескольких лет предельно ясен: современные информационные и коммуникационные технологии – это лучшие инструменты для улучшения положения каждого отдельного человека из всех, что мы когда-либо видели.

 

Биты, а не бомбы

В 2009 году, когда Эрик Шмидт все еще был генеральным директором Google (до того как он стал председателем совета директоров), он по просьбе Госдепартамента отправился с Коэном в Ирак. Во время этой поездки Шмидт и Коэн подружились. Они много разговаривали о реконструкции Ирака и о том, как технологии должны были бы уже давно сыграть роль в этом процессе. Во времена диктатуры Саддама Хусейна в Ираке не было структуры мобильной связи. США потратили более 800 миллиардов долларов на смену режима, но, как говорит Шмидт, «вместо этого нам следовало проложить оптиковолоконный кабель и построить беспроводную инфраструктуру, чтобы улучшить положение иракских граждан».

Эта идея привела Шмидта и Коэна к интересному выводу: технологии, по крайней мере в их современном виде, похоже, имеют тенденцию к наделению властью каждой отдельной личности. Шмидт объяснил это подробнее:

Каждый отдельный человек начинает сам решать, что ему делать, – в противоположность традиционным общественным системам. Но это имеет целый ряд последствий. Технология усиливает позиции не только хороших парней, но и плохих. Каждый человек может стать святым – но каждый может стать и террористом.

И это не пустые слова. Интернет оказался прекрасным инструментом вербовки для таких организаций, как «Хамас», «Хезболла» и «Аль-Каида». В 2011 году террористы, плывшие из пакистанского Карачи в индийский Мумбаи, использовали для навигации и определения своих целей GPS-устройства, спутниковые телефоны коммуникации и карты Google. В Кении провоцирующие текстовые сообщения использовались для организации вспышек этнического насилия после нарушений на выборах 2007 года – в той же самой Кении, где был создан уже упоминавшийся выше проект «Ушахиди». Шмидт считает, что подобные проекты – важная сила противодействия:

Мы находимся в большей безопасности, когда позиции большинства жителей сильны. Люди с технологиями в руках могут говорить вам, что происходит, они могут делать фотографии.

В ноябре 2010 года, спустя несколько месяцев после того, как Коэн покинул Госдепартамент и пришел в Google на пост директора научного центра Google Ideas, они вместе со Шмидтом написали для журнала Foreign Affairs статью «Цифровое разрушение» (The Digital Disruption) – прогноз того, каким образом ИКТ повлияют на международные отношения в течение ближайших десяти лет или около того. За основу для прогноза авторы взяли два показателя – политическую систему той или иной страны в данный момент и уровень ее ИКТ.

Мощные государства, такие как Соединенные Штаты, а также европейские и азиатские гиганты, похоже, в состоянии регулировать то, что Коэн и Шмидт назвали «площадкой взаимосвязей» (interconnected estate), таким образом, чтобы она отражала национальные ценности той или иной страны. Автократические, коррумпированные или нестабильные правительства, в которых эти взаимосвязи работают лишь частично, могут оказаться волатильными. «Во многих случаях, – пишут авторы, – единственное, что останавливает оппозицию, – это нехватка инструментов организации и коммуникации, а эти инструменты могут быть дешево и в больших количествах предоставлены коммуникационными технологиями».

Именно это мы и увидели во время Арабской весны. Одной из определяющих черт революций, которые прокатились по Ближнему Востоку в начале 2011 года, было широкое использование ИКТ. В ходе протестов в столице Египта Каире, в конце концов приведших к свержению президента Хосни Мубарака, один активист точно сформулировал эту черту в Twitter: «Мы используем Facebook, чтобы запланировать протесты, Twitter – для их координации и YouTube – чтобы рассказать о них миру».

Однако это явление – обоюдоострый клинок. В Египте правительство перекрыло интернет, чтобы подавить бунт. В Судане протестующих арестовали и пытали, чтобы они выдали свои пароли от Facebook. В Сирии сообщения в поддержку правительства появлялись на страницах диссидентов, а хэштег #Syria в Twitter, под которым документировались протесты, оказался заспамлен информацией о спортивных матчах и прочей ерундой. «Несколько лет назад все заговорили о Web 2.0, а сейчас мы видим Репрессии 2.0», – сказал Washington Post Дэниел Байер, второй помощник госсекретаря по вопросам демократии, прав человека и труда. Но Репрессии 2.0 вскоре уступят место Репрессиям 3.0 – стоит только авторитарным правительствам лучше ознакомиться с технологиями, которые уже сегодня есть в их распоряжении. Евгений Морозов, редактор журнала Foreign Policy и стипендиат фонда «Новая Америка», пишет в своей книге The Net Delusion. The Dark Side of Internet Freedom:

Google уже сейчас основывает показываемую нам рекламу на истории нашего поиска в интернете и на текстах наших электронных писем. Facebook стремится к более точному таргетированию своей рекламы, учитывая, какой контент нам нравится на других сайтах и что «лайкают» и покупают онлайн наши друзья. Представьте себе систему цензуры, столь же детализированную и так же настроенную на информационные потребности пользователя, как контекстная реклама, с которой мы сталкиваемся каждый день. Единственная разница между этими двумя явлениями – в том, что одна система узнает о вас всё для того, чтобы показать вам наиболее релевантные рекламные объявления, а другая узнает о вас всё, чтобы закрыть вам доступ к релевантным страницам. Диктаторы пока еще не полностью осознали, что ориентированные на клиента механизмы, составляющие суть Web 2.0 , могут быть направлены на гораздо более злонамеренные цели, чем реклама, но они быстро учатся.

Итак, хоть ИКТ и представляют собой величайший инструмент для усиления позиций отдельной личности, они, как и любой инструмент, по сути своей нейтральны. С помощью молотка можно построить мост – а можно и вышибить мозги. Технологии связи в этом смысле не слишком отличаются от других инструментов. Хотя их помощь в наделении обыкновенных людей большей властью очевидна, нет гарантий, что благодаря этим технологиям будет построен более безопасный и свободный мир. Что действительно гарантируют ИКТ – это невероятно обширную платформу для сотрудничества. Нации могут объединяться с корпорациями, которые могут объединяться с гражданами, которые могут объединяться друг с другом, – и все они могут использовать эти инструменты, чтобы способствовать повышению значения отдельной личности, равенству, демократии и правам человека. На самом деле, учитывая сложность сегодняшнего мира, эта разновидность сотрудничества кажется совершенно неизбежной. Как отметили Шмидт и Коэн, «в новой эпохе распределенной власти никто не может добиться прогресса в одиночку».

Но мы можем добиться прогресса все вместе – в конце концов, именно к этому мы и стремимся.