Мировая пикоэлектроника. Метаразвитие. Концепция

В.К. Петросян (Вадимир). Мировая пикоэлектроника. Прошлое, настоящее, будущее. Проектирование Метаразвития. В 6 томах.

Мировая пикоэлектроника. Проектирование Метаразвития. Концепция

*******
Можно ли не только опередить мировых технологических лидеров, но и научиться опережать само технологическое опережение?

Этому фундаментальному вопросу посвящена книга «Мировая пикоэлектроника. Прошлое, настоящее, будущее. Проектирование Метаразвития».

В книге исследуется историческая эволюция мировой электроники — от первых больших электронных вычислительных машин IBM и рождения персонального компьютера до современной наноэлектроники, интеллектуальных вычислительных систем и перспектив перехода к пикоэлектронным технологиям.

Особое внимание уделено Японии, некогда занимавшей ведущие позиции в мировой полупроводниковой промышленности, и проекту Rapidus — масштабной попытке возвращения страны на передний край производства логических интегральных схем. Подробно рассматриваются возникновение проекта, его корпоративные и государственные механизмы, международная научно-технологическая кооперация, достижения, ограничения и перспективы.

На основе комплексного контент-анализа международных рейтингов микроэлектроники предлагается исследовать не только сложившееся распределение мирового технологического лидерства, но и способность отдельных стран, корпораций и научно-производственных систем осуществлять качественные технологические скачки.

Главная идея книги — Метаразвитие как проектируемая генеральная технология опережения опережения. В отличие от традиционных способов ускорения научно-технического прогресса, Метаразвитие направлено на преобразование самих механизмов создания новых технологий, включая их непрерывное совершенствование.

В рамках этой концепции выделяются две базовые субтехнологии — PICO и NOO.

PICO охватывает создание принципиально новой физической элементной базы, атомарно-точных устройств и перспективных пикоэлектронных технологий.

NOO предполагает разработку нового поколения интеллектуально-креативных вычислительных машин — ноокомпьютеров, НооПК и исследовательских систем, способных ускорять производство научных знаний, изобретений и технологий.

Обе субтехнологии должны развиваться одновременно, взаимно усиливая друг друга и совершенствуя генеральную технологию Метаразвития.

В качестве возможного организационного воплощения этой стратегии предлагается международный проект INM — International NooMachines, ориентированный на создание воспроизводимой научно-технологической системы опережающего развития.

Рассматриваются два пути выхода на пикоэлектронный уровень: глобальный, основанный на международной концентрации научных и производственных ресурсов, и российский, предполагающий выявление и использование особого научно-технологического триггера, способного запустить качественный скачок развития.

Перспективы рассматриваются вплоть до фемтометрового диапазона, при строгом разграничении достижимых электронных структур, атомарной точности, квантовых явлений и гипотетических физических технологий будущего.

Конечная социально-экономическая цель проекта заключается в радикальной демократизации вычислительной мощности: создании предпосылок для появления мощнейших персональных интеллектуальных машин, компьютеров по цене простейших вычислителей и вычислительных систем сегодняшнего суперкомпьютерного класса по цене массового персонального компьютера.

Книга объединяет исторический анализ, физико-технологический прогноз, исследование мировой промышленной конкуренции и проектирование новой организации научно-технического прогресса.

Её центральный тезис: будущее определяется не только тем, какие технологии создаёт человечество, но и тем, насколько совершенно оно умеет создавать сами технологии.

Предлагаемые концепции пикоэлектроники, ноомашин и Метаразвития рассматриваются как взаимосвязанные направления научно-технологического проектирования, подлежащие экспериментальной проверке, а не как уже доказанные результаты.

*********

© В.К.
Петросян (Вадимир) © Lag.ru [Large Apeironic Gateway, Большой Апейронический
Портал (Шлюз), Суперпортал в Бесконечность].

При копировании данного материала и размещении его на другом сайте, ссылки
на соответствующие локации порталов Lag.ru и Proza.ru обязательны

Работа написана на основе концепции и разработок В.К. Петросяна при полноценном соавторстве (активном творческом и техническом участии) ChatGPT (OpenAI), GPT-5.6 Sol

******

Оглавление
Предисловие
Почему человечеству необходима новая технология развития технологий
От «Царского пути» технологического развития к Метаразвитию
Опережение опережения как стратегическая задача
Структура, методология и доказательная база книги
Введение. На пороге новой электронной цивилизации
Пределы сложившейся модели научно-технического прогресса
Почему пикоэлектроника становится стратегическим ориентиром
Пико- и ноо- как две субтехнологии Метаразвития
INM — проектирование нового механизма технологического лидерства
Факты, научные гипотезы и проектные сценарии: границы достоверности
ЧАСТЬ I. ПРОШЛОЕ. РОЖДЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ЦИВИЛИЗАЦИИ
Глава 1. От первых электронных вычислительных машин к эпохе IBM
1.1. Электронные вычисления: исторические предпосылки
1.2. Первые коммерческие и научные компьютеры IBM
1.3. IBM 701 и формирование компьютерной индустрии
1.4. IBM System/360: стандартизация вычислительной техники
1.5. Историческая роль IBM в становлении электронной цивилизации

Глава 2. Транзисторная революция и рождение микроэлектроники
2.1. Изобретение транзистора
2.2. Планарная технология и интегральные схемы
2.3. Микропроцессор как новый тип технической системы
2.4. Закон Мура и закономерности масштабирования
2.5. Экономические последствия микроэлектронной революции

Глава 3. Персональный компьютер: первая массовая демократизация вычислительной мощности
3.1. Предыстория персональных компьютеров
3.2. IBM PC и становление массового компьютерного рынка
3.3. От больших ЭВМ к персональным вычислениям
3.4. Производительность, цена и доступность компьютеров
3.5. Исторические уроки массовой компьютеризации

Глава 4. Японское электронное чудо
4.1. Становление японской полупроводниковой промышленности
4.2. Корпорации NEC, Toshiba, Hitachi, Fujitsu и другие
4.3. Международное технологическое лидерство 1980-х годов
4.4. Причины утраты лидерства
4.5. Сохранённый японский научно-промышленный потенциал

ЧАСТЬ II. НАСТОЯЩЕЕ. МИРОВАЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКА И ЯПОНСКИЙ ПРОЕКТ RAPIDUS
Глава 1. Современная мировая полупроводниковая индустрия
1.1. Структура мирового рынка
1.2. Проектирование, производство, оборудование и материалы
1.3. Полупроводниковые корпорации и мировые производственные центры
1.4. Передовые технологические поколения
1.5. Проблемы технологической зависимости и устойчивости производства

Глава 2. Япония возвращается: национальная стратегия микроэлектроники
2.1. Осознание технологического отставания
2.2. Государственная промышленная политика
2.3. Роль японских корпораций и исследовательских организаций
2.4. Международная кооперация
2.5. Две модели возрождения: массовое производство и передовая логика

Глава 3. Rapidus: происхождение и история проекта
3.1. Предыстория: IBM и инициатива Mt. Fuji Project
3.2. Формирование инициативной группы
3.3. Создание Rapidus в 2022 году
3.4. Первые корпоративные инвесторы
3.5. Партнёрства с IBM и imec
3.6. Хронология развития в 2023–2026 годах

Глава 4. Rapidus: технология, производство и новая промышленная модель
4.1. Производственный комплекс IIM-1 на Хоккайдо
4.2. EUV-литография
4.3. Транзисторы GAA и 2-нм технологическое поколение
4.4. Однопластинная обработка и сокращение производственного цикла
4.5. RUMS и интеграция производственных услуг
4.6. Чиплеты, корпусирование и проектная экосистема CORE

Глава 5. Rapidus: экономика, перспективы и пределы опережения
5.1. Государственное и корпоративное финансирование
5.2. Технологические достижения и нерешённые задачи
5.3. Конкуренция с TSMC, Samsung и Intel
5.4. Перспективы промышленного производства
5.5. Сценарии развития до 2035 года
5.6. Rapidus как модель технологического скачка
5.7. Что может перенять INM — и что необходимо сделать иначе

ЧАСТЬ III. МИРОВЫЕ РЕЙТИНГИ И ДИАГНОСТИКА ПОТЕНЦИАЛА МЕТАРАЗВИТИЯ
Глава 1. Что означает мировое лидерство в микроэлектронике?
1.1. Лидерство по продажам и капитализации
1.2. Лидерство по производственным мощностям
1.3. Лидерство по технологическому поколению
1.4. Лидерство в оборудовании, материалах и проектировании
1.5. Почему традиционные рейтинги противоречат друг другу

Глава 2. Большой контент-анализ международных рейтингов
2.1. Формирование корпуса международных исследований
2.2. Критерии отбора и сопоставимости рейтингов
2.3. Нормализация показателей
2.4. Сопоставление национальных и корпоративных позиций
2.5. Динамика рейтингов и структурные сдвиги
2.6. Пробелы, противоречия и скрытые предпосылки рейтингов

Глава 3. Интегральная карта мировой микроэлектроники
3.1. Соединённые Штаты Америки
3.2. Тайвань
3.3. Япония
3.4. Южная Корея
3.5. Китай
3.6. Европейский союз и другие центры
3.7. Россия в международной системе микроэлектроники

Глава 4. Рейтинг готовности к Метаразвитию
4.1. Технологическое лидерство и потенциал скачка — разные категории
4.2. Научно-исследовательские компетенции
4.3. Способность к межотраслевой технологической интеграции
4.4. Потенциал интеллектуальной автоматизации исследований
4.5. Организационная скорость и эффективность инвестиций
4.6. Метод построения интегрального индекса Метаразвития
4.7. Положение и возможные траектории INM

ЧАСТЬ IV. БУДУЩЕЕ ФИЗИЧЕСКОЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ: ОТ НАНО- К ПИКО- И ФЕМТО-
Глава 1. Физические пределы традиционной микроэлектроники
1.1. Масштабирование транзисторов
1.2. Квантовые ограничения
1.3. Тепловыделение и энергопотребление
1.4. Межсоединения и задержки передачи сигналов
1.5. Экономические пределы миниатюризации

Глава 2. Современная наноэлектроника как исходная база
2.1. FinFET, GAA и нанолистовые структуры
2.2. CFET и вертикальная интеграция
2.3. Двумерные полупроводниковые материалы
2.4. Сверхтонкие диэлектрики и контакты
2.5. Атомарная метрология и технологический контроль

Глава 3. Пикоэлектроника: определение, физическая основа и перспективные направления
3.1. Нанометр, пикометр и характерные размеры атомов
3.2. Атомарно-точное производство
3.3. Молекулярные и одноэлектронные устройства
3.4. Квантовые и альтернативные электронные архитектуры
3.5. Системы управления электронными состояниями
3.6. Критерии перехода к пикоэлектронному уровню

Глава 4. Проектирование пикоэлектронных технологий
4.1. Перспективные материалы
4.2. Формирование функциональных структур
4.3. Архитектуры вычислительных элементов
4.4. Методы интеграции и соединения устройств
4.5. Воспроизводимость, надёжность и производственная масштабируемость
4.6. Поиск радикального снижения стоимости вычислений

Глава 5. За пикоэлектроникой: физический смысл фемтодиапазона
5.1. Фемтометр как физический масштаб
5.2. Атомная и ядерная размерные области
5.3. Почему обычное уменьшение транзисторов здесь неприменимо
5.4. Возможные квантовые и иные физические направления исследований
5.5. Долгосрочные горизонты постпикоэлектронных технологий

ЧАСТЬ V. NOO. ВОСХОЖДЕНИЕ ОТ КОМПЬЮТЕРА К НООМАШИНЕ
Глава 1. От IBM PC к первым ноокомпьютерам INM
1.1. Традиционный компьютер
1.2. Интеллектуальные вычислительные системы
1.3. ИИ-компьютер и его возможности
1.4. Функциональные признаки ноокомпьютера
1.5. Первый исследовательский ноокомпьютер INM
1.6. От ноокомпьютера к массовому НооПК

Глава 2. Теория ноокомпьютеров и ноомашин
2.1. Интеллектуальная обработка информации и когнитивно-креативная деятельность
2.2. Автоматизированное формирование научных гипотез
2.3. Изобретательские функции
2.4. Самосовершенствование методов решения задач
2.5. Архитектуры перспективных ноомашин
2.6. Проверяемые критерии ноофункциональности

Глава 3. Ноотехнологии как субтехнология Метаразвития
3.1. Автономные исследовательские системы
3.2. Искусственный интеллект в проектировании материалов
3.3. Интеллектуальное управление экспериментом
3.4. Автоматизация научных открытий и инженерных решений
3.5. Ноомашины как инструменты технологического опережения

Глава 4. НооПК и новая экономика вычислений
4.1. Персонализация интеллектуальной мощности
4.2. НооПК для науки, инженерии, образования и производства
4.3. Снижение стоимости интеллектуальных функций
4.4. Массовое ноомашиностроение
4.5. Социально-экономические последствия появления НооПК

ЧАСТЬ VI. МЕТАРАЗВИТИЕ. ГЕНЕРАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОПЕРЕЖЕНИЯ ОПЕРЕЖЕНИЯ
Глава 1. Теоретические основы Метаразвития
1.1. Развитие и Метаразвитие
1.2. Эволюция, революция и управляемый технологический скачок
1.3. Технология развития технологий
1.4. Принципы проектирования новых траекторий
1.5. Метаразвитие как самостоятельный объект научного исследования

Глава 2. Опережение опережения: постановка и формализация задачи
2.1. Простое догоняющее развитие
2.2. Технологическое опережение
2.3. Метатехнологическое опережение
2.4. Время, затраты, качество и воспроизводимость результата
2.5. Измерение изменения самой скорости технологического развития
2.6. Экспериментальные критерии преимущества Метаразвития

Глава 3. PICO и NOO — две синхронные субтехнологии Метаразвития
3.1. Генеральная иерархия META–PICO–NOO
3.2. Одновременная инициация PICO и NOO
3.3. Автономность исследовательских программ
3.4. Механизмы взаимного ускорения
3.5. Превращение результатов субтехнологий в совершенствование META

Глава 4. Саморазвивающаяся технология Метаразвития
4.1. Контуры положительной обратной связи
4.2. Воспроизводство научных и технологических прорывов
4.3. Самосовершенствование исследовательских методов
4.4. Совместная эволюция физической и интеллектуальной техники
4.5. Ограничения и условия устойчивости самоускоряющегося развития

Глава 5. Методология проектирования Метаразвития
5.1. Научная гипотеза и технологический эксперимент
5.2. Цифровые исследовательские платформы
5.3. Системы автоматизированного выбора технологий
5.4. Метрики эффективности и контрольные эксперименты
5.5. Метаразвитие как воспроизводимая технология

ЧАСТЬ VII. ПРОЕКТ INM — INTERNATIONAL NOOMACHINES
Глава 1. Миссия, цели и корпоративная концепция INM
1.1. Почему необходим новый тип научно-технологической корпорации
1.2. Генеральная цель INM — создание технологии Метаразвития
1.3. PICO и NOO в организационной архитектуре
1.4. Международная структура научной кооперации
1.5. Принципы управления и технологической ответственности

Глава 2. Генеральная организационно-технологическая архитектура INM
2.1. META — системообразующий центр
2.2. PICO — физико-технологический контур
2.3. NOO — интеллектуально-креативный контур
2.4. Общая экспериментальная инфраструктура
2.5. Обмен результатами и совместные программы
2.6. Управление интеллектуальной собственностью

Глава 3. Синхронный старт трёх исследовательских программ
3.1. Программа META: создание технологии опережения
3.2. Программа PICO: перспективная физическая элементная база
3.3. Программа NOO: первый ноокомпьютер
3.4. Совместные стартовые эксперименты
3.5. Единая система оценки результатов

Глава 4. Пятилетняя программа создания INM
4.1. Подготовительный этап: организация и ресурсы
4.2. Первый год: запуск и формирование технологической базы
4.3. Второй год: первые экспериментальные результаты
4.4. Третий год: интеграция PICO и NOO
4.5. Четвёртый год: проверка и совершенствование META
4.6. Пятый год: технологические демонстраторы и стратегия масштабирования

Глава 5. Финансы, инвестиции и промышленное развитие INM
5.1. Исходные инвестиции
5.2. Международные исследовательские партнёрства
5.3. Производственная кооперация
5.4. Коммерциализация ноокомпьютеров и перспективных электронных устройств
5.5. Экономическая модель Метаразвития
5.6. Критерии перехода к промышленному производству

ЧАСТЬ VIII. ДВЕ ТРАЕКТОРИИ ПИКОЭЛЕКТРОННОЙ РЕВОЛЮЦИИ: ГЛОБАЛЬНАЯ И РОССИЙСКАЯ
Глава 1. Глобальная траектория Метаразвития
1.1. Международные исследовательские центры
1.2. Корпоративная кооперация
1.3. Концентрация интеллектуальных и технологических ресурсов
1.4. INM как международная научно-производственная система
1.5. Возможности и ограничения глобального пути

Глава 2. Российская траектория: поиск технологического триггера
2.1. Исторические предпосылки и современное состояние
2.2. Российские фундаментальные научные компетенции
2.3. Понятие технологического триггера
2.4. Поиск альтернативных физических и организационных решений
2.5. Отбор кандидатов на роль триггера
2.6. Проектирование российской программы Метаразвития

Глава 3. Взаимодействие глобальной и российской траекторий
3.1. Общие научные задачи
3.2. Конкурентные и кооперационные модели
3.3. Международные ограничения и технологическая независимость
3.4. Варианты участия России в INM
3.5. Сценарии независимого и совместного развития

ЧАСТЬ IX. БУДУЩЕЕ. ЭКОНОМИКА И ЦИВИЛИЗАЦИОННЫЕ ГОРИЗОНТЫ МЕТАРАЗВИТИЯ
Глава 1. Компьютер по цене калькулятора. Суперкомпьютер по цене ноутбука
1.1. Историческая динамика стоимости вычислений
1.2. Вычислительная мощность, энергия и цена
1.3. Экономические возможности PICO
1.4. Экономические возможности NOO
1.5. Совместный эффект Метаразвития
1.6. Необходимые условия радикального удешевления вычислений

Глава 2. Пиконоокомпьютеры и новые поколения вычислительных систем
2.1. Первые ноокомпьютеры на традиционной элементной базе
2.2. НооПК как массовый продукт
2.3. Интеграция ноосистем с перспективной пикоэлектроникой
2.4. Пиконоокомпьютеры
2.5. Новые вычислительные архитектуры за пределами современных принципов

Глава 3. Метаразвитие мировой науки, экономики и промышленности
3.1. Ускорение научного производства
3.2. Новые формы технологического предпринимательства
3.3. Ноомашиностроение и автоматизированное проектирование
3.4. Изменение глобальной технологической конкуренции
3.5. Общественные эффекты и возникающие риски

Глава 4. Долгосрочные сценарии: 2035, 2050 и далее
4.1. Эволюционный сценарий
4.2. Сценарий успешного Метаразвития
4.3. Ограничения и возможные технологические тупики
4.4. Пикоэлектроника как новая промышленная платформа
4.5. Постпикоэлектронный и фемтометровый исследовательский горизонты
4.6. Критические условия реализации проектируемого будущего

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ОТ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ — К ТЕХНОЛОГИИ МЕТАРАЗВИТИЯ
Исторический урок IBM
Исторический эксперимент Rapidus
Стратегический замысел INM
Совместная эволюция PICO и NOO
Метаразвитие как проектируемая система опережения опережения
От концепции к проверяемой научно-технологической программе
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение А. Хронология мировой микро- и наноэлектроники

Приложение Б. Полная хронология Rapidus и документальные источники

Приложение В. Корпус мировых рейтингов микроэлектроники и протокол контент-анализа

Приложение Г. Методика расчёта интегрального индекса готовности к Метаразвитию

Приложение Д. Глоссарий: микро-, нано-, пико-, фемто-, ноо-, META

Приложение Е. Паспорт научных гипотез и критерии экспериментальной проверки

Приложение Ж. Организационная и инвестиционная модель INM

Приложение З. Пятилетние дорожные карты META, PICO и NOO

Приложение И. Методика сравнения стоимости и эффективности вычислительных систем

Приложение К. Международные исследовательские центры, корпорации и перспективные партнёры INM

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ
Научные публикации, техническая документация, патенты, корпоративная отчётность, национальные стратегии, базы статистики и аналитические исследования.

*******

МИРОВАЯ ПИКОЭЛЕКТРОНИКА
Прошлое, настоящее, будущее. Проектирование Метаразвития
ПРЕДИСЛОВИЕ
Опережение опережения как стратегическая задача научно-технологического развития человечества

1. Почему человечеству необходима новая технология развития технологий
Возможно, главной технологией будущего станет не очередное поколение компьютеров, не новый тип процессора и даже не пикоэлектроника, а технология создания самих технологий — Метаразвитие.

На первый взгляд такое утверждение может показаться парадоксальным. Человечество располагает гигантской научно-технической инфраструктурой, глобальными информационными сетями, исследовательскими центрами, мощнейшими суперкомпьютерами и стремительно развивающимися системами искусственного интеллекта. Научные знания накапливаются с беспрецедентной скоростью, непрерывно совершенствуются средства исследований и производства, возникают новые отрасли промышленности.

Казалось бы, существующая система научно-технического прогресса уже доказала свою исключительную эффективность. Зачем создавать какую-то новую технологию развития технологий, если сам процесс развития давно существует и приносит столь впечатляющие результаты?

Ответ заключается в фундаментальном различии между развитием технологий и развитием способов, посредством которых создаются новые технологии.

В первом случае совершенствованию подвергаются конкретные машины, материалы, устройства, производственные процессы и методы их использования.

Во втором — предметом целенаправленного преобразования становится сама система научно-технического творчества: способы постановки исследовательских задач, организации интеллектуальной деятельности, получения знаний, генерации изобретений, проверки гипотез, конструирования экспериментальных установок, создания новых производственных процессов и внедрения их результатов в экономику.

Иными словами, возникает возможность превратить сам научно-технический прогресс из преимущественно исторически складывающегося процесса в особый объект научного исследования, технологического проектирования и инженерного управления.

Именно эту возможность мы обозначаем понятием Метаразвитие.

От совершенствования вещей к совершенствованию развития
Вся история техники может быть рассмотрена как последовательность качественных преобразований человеческих возможностей.

Орудия труда расширяли физические возможности человека. Машины заменяли и многократно усиливали его мускульную энергию. Автоматические системы освобождали человека от всё большей части повторяющихся производственных операций.

Электронные вычислительные машины открыли совершенно новую эпоху: человечество получило технические средства многократного усиления своих вычислительных возможностей.

Последовавшая за этим компьютерная революция изменила практически все сферы общественной жизни.

Особую роль сыграла компания IBM, развитие вычислительных систем которой стало одним из важнейших этапов становления современной компьютерной индустрии. От больших вычислительных комплексов середины XX века человечество прошло путь к персональным компьютерам, глобальным цифровым сетям, мобильным вычислительным устройствам и современным интеллектуальным системам.

Однако при всей грандиозности этих преобразований сохраняется одна существенная особенность.

Большинство современных технических систем создаётся посредством исследовательских и инженерных процессов, совершенствование которых значительно менее упорядочено, чем совершенствование самих создаваемых устройств.

Учёные и инженеры разрабатывают всё более совершенные процессоры, но разработка новых процессоров по-прежнему требует огромного количества человеческого труда, дорогостоящих экспериментов, длительной проверки конструкторских решений и сложнейшей промышленной кооперации.

Особенно наглядно это противоречие проявляется в мировой микроэлектронике.

Каждое новое технологическое поколение интегральных схем требует разработки новых материалов, приборных структур, методов литографии, оборудования, программных средств проектирования, способов контроля и обеспечения надёжности.

По мере приближения к атомарным масштабам резко возрастают требования к точности производственных процессов. Увеличивается сложность технологических маршрутов, становится всё более дорогостоящим исправление ошибок, возрастает взаимозависимость отдельных отраслей и научных направлений.

В результате совершенствование микроэлектроники превращается в одну из наиболее сложных задач современной науки и промышленности.

Но именно здесь возникает принципиально новая возможность.

Вместо того чтобы ограничиваться созданием очередного поколения интегральных схем, можно поставить задачу создания принципиально более эффективной системы разработки последующих поколений электронной техники.

Такая система должна не только сокращать время и затраты на разработку новых изделий. Её главная задача — находить и создавать новые технологические траектории, позволяющие достигать качественно более высоких результатов без обязательного воспроизведения всех промежуточных ступеней развития.

Технология, способная совершенствовать саму себя
В настоящей книге предлагается рассматривать Метаразвитие как особую генеральную технологию.

Под технологией Метаразвития понимается целенаправленно создаваемая, экспериментально проверяемая и непрерывно совершенствуемая система научных, интеллектуальных, инженерных, организационных и производственных методов, предназначенная для ускоренного создания новых технологических возможностей и качественного изменения самих механизмов научно-технического прогресса.

Важнейшее свойство такой системы — способность совершенствовать не только создаваемые технологии, но и собственные методы их создания.

Именно это делает Метаразвитие принципиально отличным от обычной технологической модернизации.

Разработка нового процессора является технологическим развитием.

Создание исследовательско-производственной системы, которая позволяет разрабатывать принципиально новые процессоры существенно быстрее, дешевле и с более высокой вероятностью получения проверяемого результата, может стать проявлением Метаразвития.

Если же эта система способна систематически совершенствовать собственные исследовательские методы, сокращать продолжительность последующих циклов разработки и расширять множество доступных технологических решений, возникает предпосылка для перехода к самоускоряющемуся научно-техническому развитию.

Разумеется, сама возможность построения такой системы ещё не означает доказанности её эффективности.

Метаразвитие должно пройти путь от концепции и научной гипотезы через экспериментальную проверку к воспроизводимой технологии.

Тем не менее постановка подобной задачи представляется одной из наиболее перспективных исследовательских инициатив XXI века.

И особое место в её реализации могут занять два взаимосвязанных направления — пикоэлектроника и ноотехнологии.

Пикоэлектроника должна создать принципиально новые физические возможности для вычислительных и интеллектуальных систем.

Ноотехнологии должны создать средства интеллектуально-креативной деятельности, способные ускорять научные открытия, изобретательство и технологическое проектирование.

Обе субтехнологии должны развиваться одновременно, взаимно усиливая друг друга и обеспечивая совершенствование генеральной технологии Метаразвития.

Так формируется исходная научно-технологическая идея настоящей книги.

2. От «Царского пути» технологического развития к Метаразвитию
Поиск принципиально новых траекторий развития
Одной из интеллектуальных предпосылок настоящего исследования является концепция «Царского пути», изложенная в книге В. К. Петросяна «Россия как глобальная сверхдержава будущего: Царский путь экономического развития».

Центральная идея указанной работы состоит в возможности принципиально иной организации экономического и научно-технического развития, ориентированной не на постепенное воспроизведение уже сложившихся достижений мировых лидеров, а на создание новых, качественно более эффективных решений и механизмов их массового внедрения.

Особое место в этой концепции занимают высокоэффективные инновации, организация интеллектуально-креативной деятельности, ноотехнологии и формирование новых научно-производственных систем.

Важнейший смысл «Царского пути» заключается в переходе от традиционной логики догоняющего развития к логике проектирования альтернативных траекторий ускоренного достижения стратегических целей.

Такой подход открывает возможность поставить принципиальный вопрос.

Обязательно ли страна, корпорация или научно-технологическая система, находящаяся на относительно низком уровне в определённой области, должна последовательно проходить все стадии развития, уже преодолённые мировыми лидерами?

Или возможно создание новых механизмов, позволяющих использовать накопленное человечеством знание для непосредственного выхода к передовым и последующим технологическим поколениям?

В настоящей книге этот вопрос рассматривается применительно к мировой электронике.

При этом концепция «Царского пути» получает дальнейшее развитие.

Если первоначальная постановка задачи акцентирует внимание на выборе наиболее эффективной траектории ускоренного развития, то предлагаемая концепция Метаразвития предусматривает создание системы, способной непрерывно проектировать, исследовать, проверять и совершенствовать сами способы технологического опережения.

Таким образом, речь идёт уже не только о выборе особого пути, но и о создании технологии систематического проектирования таких путей.

Именно этот переход составляет одну из центральных идей книги.

Японский проект Rapidus: практический пример технологического скачка
Удивительно наглядный пример подобной стратегии представляет современная Япония.

В 1980-е годы японские корпорации занимали ведущие позиции на мировом рынке полупроводников. Однако в последующие десятилетия страна утратила значительную часть своего прежнего лидерства в производстве наиболее совершенных логических интегральных схем.

Перед японской электронной промышленностью возникла сложнейшая стратегическая проблема.

Для восстановления передовых позиций можно было избрать традиционный путь: постепенно осваивать технологические поколения, уже пройденные зарубежными производителями, последовательно увеличивая масштаб производства и накапливая необходимые компетенции.

Однако такой путь требовал бы значительного времени и не гарантировал сокращения технологического отставания.

Японские корпорации при поддержке государства предприняли попытку реализовать иной сценарий.

В 2022 году была создана компания Rapidus, поставившая перед собой задачу непосредственного освоения производства логических интегральных схем технологического поколения 2 нм.

В формировании проекта приняли участие крупнейшие японские корпорации, американская IBM, европейские научно-технологические партнёры и государственные институты Японии.

Таким образом, была сформирована особая научно-промышленная система, ориентированная на ускоренный переход к передовой полупроводниковой технологии.

В 2025 году Rapidus продемонстрировала экспериментальные транзисторы поколения 2 нм с подтверждёнными электрическими характеристиками. Начало массового производства было запланировано на 2027 финансовый год.

Следовательно, уже на исследовательско-технологическом этапе проект показал возможность необычайно быстрого формирования новой производственной компетенции.

Однако окончательные выводы о промышленной и экономической эффективности Rapidus возможны только после подтверждения стабильного серийного производства, приемлемого выхода годных микросхем, наличия устойчивого спроса и конкурентоспособной себестоимости.

Именно поэтому история Rapidus представляет особый научный интерес.

Она демонстрирует не магическую возможность отменить предшествующий технический прогресс, а способность специально организованной системы использовать уже накопленные мировые знания и компетенции для ускоренного освоения нового технологического уровня.

Rapidus пытается не повторять историю развития передовой полупроводниковой промышленности, а использовать её результаты для сокращения собственного пути к технологической вершине.

Этот опыт заслуживает самого внимательного изучения.

В настоящей книге истории, технологии, финансированию и перспективам Rapidus посвящён специальный комплекс глав.

Но нас интересует не только то, что удалось сделать японским инициаторам проекта.

Гораздо важнее следующий вопрос:

Можно ли создать систему, которая не просто воспроизводит опыт Rapidus, а способна систематически проектировать и осуществлять ещё более радикальные технологические скачки?

От Rapidus к International NooMachines
Именно здесь возникает концепция проекта INM — International NooMachines («Интернешнл НооМашинс»).

Если Rapidus ориентирована прежде всего на освоение определённой передовой полупроводниковой платформы и создание конкурентоспособного производства, то INM предлагается изначально проектировать как научно-технологическую систему более общего назначения.

Её генеральная цель — создание, экспериментальное освоение и непрерывное совершенствование технологии Метаразвития.

Пикоэлектроника и ноотехнологии в рамках INM рассматриваются не как две самостоятельные стратегические цели, механически объединённые одним корпоративным названием.

Они выступают двумя базовыми субтехнологиями единого процесса Метаразвития.

Первая — PICO — направлена на поиск и реализацию новых физических принципов, материалов, устройств и производственных процессов.

Вторая — NOO — ориентирована на создание интеллектуально-креативных вычислительных систем, способных расширять и усиливать возможности научного исследования и технологического изобретательства.

Принципиально важно, что обе программы должны инициироваться одновременно с созданием INM.

Развитие NOO не должно откладываться до промышленного освоения PICO.

В свою очередь, исследования PICO не должны зависеть от предварительного создания гипотетически совершенного искусственного интеллекта.

Обе субтехнологии первоначально используют доступные знания, оборудование, научные коллективы и исследовательские методы. Однако с первых этапов предусматривается их взаимная интеграция.

Нооразработки начинают применяться для поиска новых материалов и приборных структур. Результаты пикоисследований используются для оценки перспектив новых вычислительных архитектур.

При этом возникающие совместные методы становятся самостоятельными результатами развития генеральной технологии META.

Таким образом, INM должна с самого начала реализовывать три взаимосвязанные программы: META, PICO и NOO, где META выполняет системообразующую роль.

Два пути реализации Метаразвития
Существенная часть книги посвящена исследованию двух возможных траекторий выхода к пикоэлектронике.

Первая — глобальная — предполагает объединение передовых научных компетенций, исследовательского оборудования, интеллектуальных ресурсов и промышленного опыта различных стран.

Её организационным воплощением может стать международная система INM.

Вторая — российская — предполагает поиск особого научно-технологического триггера, способного инициировать качественный скачок в исследовании и создании перспективных электронных технологий.

Под технологическим триггером здесь понимается не административное решение и не декларация о необходимости ускоренного развития, а конкретное научное или инженерное решение, способное существенно изменить доступную траекторию дальнейшего прогресса.

Его наличие и эффективность должны быть установлены посредством специального исследования.

Российский и глобальный пути не следует заранее объявлять взаимоисключающими. В зависимости от научных результатов, экономических возможностей и международных условий они могут развиваться автономно, взаимодействовать либо формировать новые формы кооперации.

Главный вопрос заключается не в формальном происхождении той или иной технологии, а в способности создаваемой системы обеспечить воспроизводимое и экономически эффективное опережение.

Именно такой подход позволяет перейти от идеи «Царского пути» к проектированию Метаразвития как самостоятельной научно-технологической программы.

3. Опережение опережения как стратегическая задача
Три принципиально различных уровня технологической конкуренции
Современный научно-технический прогресс характеризуется высокой скоростью смены технологий и технологических лидеров.

Однако традиционные стратегии развития преимущественно ориентированы на два типа задач.

Первый — догоняющее развитие, предусматривающее освоение уже существующих технологий и сокращение отставания от мировых лидеров.

Второй — опережающее развитие, направленное на создание новых технических решений, превосходящих существующие аналоги.

Оба подхода имеют огромное практическое значение.

Но существует возможность постановки задачи третьего уровня.

Опережение опережения означает создание таких научно-технологических механизмов, которые позволяют не только достигать более высоких результатов, чем конкуренты, но и совершенствовать саму способность к получению последующих результатов.

Иными словами, необходимо стремиться опережать не только текущее состояние технологического лидера, но и прогнозируемую траекторию его дальнейшего развития.

Однако подобное опережение не может измеряться одним лишь календарным сроком появления нового устройства.

Если новая технология создана быстрее, но требует чрезмерных затрат, не обеспечивает воспроизводимости результатов или не может быть доведена до промышленного производства, её практическое преимущество может оказаться иллюзорным.

Поэтому Метаразвитие должно оцениваться одновременно по скорости, качеству, стоимости, надёжности и масштабируемости достигаемых результатов.

Его основным критерием должна стать способность многократно воспроизводить качественные технологические улучшения при повышении эффективности самой исследовательско-производственной системы.

Почему пикоэлектроника становится стратегическим полигоном Метаразвития
Мировая электроника представляет собой исключительно подходящую область для проверки подобной концепции.

С одной стороны, она располагает богатейшей историей количественных измерений: производительность, плотность интеграции, энергопотребление, стоимость вычислений, выход годных микросхем, технологические размеры и скорость разработки.

С другой стороны, современная электроника приближается к физическим ограничениям, преодоление которых требует качественного преобразования традиционных подходов.

Одного лишь дальнейшего уменьшения условных технологических размеров уже недостаточно.

Необходимы новые материалы, новые приборные структуры, новые способы организации вычислений, перспективные методы передачи и хранения информации, а также новые формы интеграции электронных устройств.

В этой связи в книге предлагается использовать понятие пикоэлектроника для обозначения перспективной области электронной техники, связанной с атомарно-точным управлением структурой вещества, предельно тонкими функциональными элементами и новыми физическими принципами обработки информации.

Это предлагаемое рабочее определение, требующее дальнейшей научной конкретизации.

Важно специально подчеркнуть, что переход к пикоэлектронике не означает механического уменьшения обычного транзистора до размеров одного пикометра.

Размеры атомов существенно превышают один пикометр. Поэтому освоение пикометровой точности измерений или управления отдельными атомными конфигурациями не тождественно созданию самостоятельных электронных приборов пикометрового размера.

Тем более нельзя рассматривать фемтометровый диапазон как очередное технологическое поколение обычной транзисторной электроники.

Фемтометровые масштабы связаны прежде всего с ядерной физикой и требуют рассмотрения принципиально иных физических объектов и процессов.

Поэтому исследование переходов от микро- к нано-, пико- и возможным постпикоэлектронным технологиям должно сопровождаться строгим разграничением реальных достижений, перспективных научных направлений и гипотетических сценариев будущего.

Именно такая научная дисциплина необходима для того, чтобы программа Метаразвития не превратилась в необоснованную футурологию.

Ноотехнологии: интеллектуальная составляющая опережения
Параллельно с поиском новой физической элементной базы развивается другое исключительно важное направление — интеллектуализация вычислительной техники.

Исторически компьютер создавался прежде всего как средство выполнения вычислений и алгоритмической обработки информации.

Современные системы искусственного интеллекта значительно расширяют этот функционал.

Они уже применяются для анализа научных данных, моделирования физических процессов, разработки программного обеспечения, поиска закономерностей и проектирования новых технических решений.

Возникают автоматизированные лаборатории, в которых интеллектуальные алгоритмы участвуют в выборе экспериментов, управлении оборудованием и анализе результатов.

Это создаёт реальные научно-технологические предпосылки для разработки следующего класса вычислительных систем — ноокомпьютеров.

В рамках настоящей книги под ноокомпьютером предлагается понимать перспективную вычислительную систему, специально организованную для выполнения интеллектуально-креативных функций: формирования и проверки гипотез, изобретательства, исследовательского планирования, проектирования и совершенствования методов решения сложных задач.

Необходимость введения такого понятия связана не с желанием переименовать современный компьютер, оснащённый искусственным интеллектом.

Речь идёт о предполагаемом качественном изменении назначения вычислительной техники.

Если традиционный компьютер предназначен прежде всего для выполнения заданных вычислительных процедур, то ноокомпьютер должен быть ориентирован на воспроизводимое получение нового знания и новых технических решений.

Его практическая состоятельность должна подтверждаться результатами специальных испытаний.

Наличие современных языковых моделей само по себе ещё не доказывает существования полноценных автономных ноомашин, способных надёжно вести научные исследования без человеческой проверки.

Тем не менее уже существующие средства искусственного интеллекта и экспериментальной автоматизации позволяют начать соответствующие разработки на современной элементной базе.

Именно поэтому ноонаправление проекта INM должно запускаться одновременно с пикоэлектронным.

Взаимное ускорение PICO и NOO
Особый интерес представляет возможность формирования положительной обратной связи между физико-технологическим и интеллектуально-креативным развитием.

Нооисследовательские системы могут участвовать в поиске новых материалов, прогнозировании свойств приборных структур, выборе экспериментальных режимов и оптимизации производственных процессов.

Полученные результаты могут использоваться для создания более совершенной вычислительной элементной базы.

В свою очередь, повышение вычислительной и энергетической эффективности способно расширять возможности интеллектуальных исследовательских систем.

Такие системы могут выполнять более сложное моделирование, исследовать большее пространство технических решений и ускорять последующие циклы разработки.

Однако главным результатом должна стать не просто взаимная помощь двух исследовательских программ.

В процессе их взаимодействия должны формироваться и совершенствоваться методы самого Метаразвития.

Таким образом, возникает трёхуровневая система.

На физико-технологическом уровне создаются новые устройства и материалы.

На интеллектуально-креативном уровне совершенствуются методы научного поиска и инженерного проектирования.

На метатехнологическом уровне развивается система организации и ускорения обоих процессов.

Именно третий уровень составляет генеральную стратегическую цель INM.

От суперкомпьютера по цене ноутбука к новой экономике вычислений
Конечный смысл Метаразвития нельзя сводить к повышению технических характеристик отдельных устройств.

Настоящий научно-технологический прорыв должен сопровождаться существенным расширением доступности создаваемых возможностей.

История персонального компьютера показывает, что переход от дорогостоящих специализированных вычислительных комплексов к массовым устройствам способен изменить не только промышленность, но и весь образ жизни общества.

Нечто подобное может произойти при создании новых поколений пикоэлектронных и ноотехнических систем.

В долгосрочной перспективе можно поставить исключительно амбициозную цель: сделать вычислительную мощность, сопоставимую с возможностями сегодняшних высокопроизводительных компьютеров, доступной по цене простейших массовых устройств, а производительность определённого современного класса суперкомпьютеров — по цене обычного персонального компьютера будущего.

Речь идёт не о гарантированном результате миниатюризации, а о стратегическом ориентире, требующем отдельного технологического и экономического обоснования.

Его достижение возможно лишь при одновременном решении проблем стоимости производства, энергопотребления, памяти, передачи данных, программной эффективности и масштабирования вычислительных архитектур.

Ещё более значительные последствия может иметь массовое распространение ноокомпьютеров.

Если высокоэффективные интеллектуально-креативные системы станут доступны не только крупнейшим корпорациям и исследовательским центрам, но и университетам, небольшим предприятиям и отдельным исследователям, человечество получит принципиально новые возможности организации научного и изобретательского труда.

В пределе это может привести к возникновению новой отрасли — массового ноомашиностроения, предназначенного для производства технических средств интеллектуального творчества.

Таким образом, стратегическая задача «опережения опережения» приобретает не только промышленное, но и масштабное социально-экономическое значение.

Метаразвитие должно оцениваться не только по тому, насколько далеко оно продвигает технологическую границу, но и по тому, насколько доступными становятся достижения, полученные благодаря этому продвижению.

4. Структура, методология и доказательная база книги
От исторического исследования к проектированию будущего
Настоящая книга объединяет несколько различных, но тесно взаимосвязанных направлений исследования.

Первое — историко-технологическое.

Необходимо восстановить основные этапы развития мировой вычислительной техники и микроэлектроники, выявить закономерности смены технологических поколений, исследовать причины возникновения и утраты промышленного лидерства.

Значительное внимание уделяется истории IBM, развитию персональных компьютеров, становлению японской полупроводниковой промышленности и последующей трансформации мировой электронной индустрии.

Второе направление — анализ современного технологического состояния.

Его важнейшей частью станет подробное исследование проекта Rapidus, включая его историю, стратегию, научные достижения, промышленную архитектуру, финансирование, организацию исследований и перспективы конкуренции с действующими мировыми лидерами.

Третье направление — сравнительный анализ мирового научно-технологического потенциала.

Предусматривается проведение масштабного контент-анализа международных рейтингов микроэлектроники, корпораций, исследовательских центров и национальных научно-производственных систем.

Особое внимание будет уделено противоречию между традиционными показателями технологического лидерства и реальной способностью осуществлять качественные технологические скачки.

Лидерство по объёму продаж полупроводников не обязательно означает лидерство по производственным мощностям.

Владение передовыми производственными технологиями не тождественно способности создавать новые физические принципы электронных устройств.

Наконец, крупнейший существующий научно-промышленный потенциал сам по себе не гарантирует способности к ускоренному преобразованию технологических траекторий.

Поэтому наряду с анализом существующих рейтингов предлагается разработать специальную методику оценки готовности научно-технологических систем к Метаразвитию.

Её показатели и веса должны быть обоснованы, а полученные результаты — проверены на устойчивость к изменениям исходных предпосылок.

Четвёртое направление — исследование физико-технологических перспектив пикоэлектроники.

Здесь рассматриваются современные достижения нанотехнологий, атомарно-точное производство, новые электронные материалы, молекулярные и квантовые эффекты, перспективные вычислительные архитектуры и возможные пределы традиционного масштабирования.

Пятое направление — исследование ноотехнологий и перспектив создания ноокомпьютеров.

Оно охватывает эволюцию интеллектуальных вычислительных систем, научную автоматизацию, интеллектуальное проектирование, возможности автономных исследовательских процессов и перспективы массового ноомашиностроения.

Шестое направление — собственно теория и технология Метаразвития.

Именно здесь должны быть разработаны определения, принципы, механизмы и экспериментальные критерии «опережения опережения».

Седьмое направление — проектирование INM как возможной международной научно-технологической системы реализации Метаразвития.

Наконец, особые части книги посвящены глобальной и российской траекториям развития, экономическим последствиям пико- и ноотехнологий и долгосрочным сценариям эволюции вычислительной цивилизации.

Разграничение фактов, гипотез и проектных решений
Одна из главных методологических трудностей исследования будущего заключается в необходимости строгого разграничения уже установленных научных результатов и предполагаемых возможностей.

В настоящей книге предусматривается последовательное использование трёх уровней доказательности.

Первый уровень образуют документально подтверждённые факты: результаты экспериментов, опубликованные исследования, технические характеристики, патенты, статистические данные, финансовая отчётность и официально зафиксированные производственные достижения.

Второй уровень составляют научно обоснованные гипотезы и прогнозы. Они должны опираться на существующие физические теории, экспериментальные данные и проверяемые предположения.

Третий уровень включает авторские проектные решения: предлагаемые архитектуры, организационные модели, исследовательские программы и возможные траектории технологического развития.

Такие решения рассматриваются как предмет дальнейшего исследования и проектирования, а не как уже осуществлённые достижения.

Особенно важно соблюдать это разграничение применительно к пикоэлектронике, ноомашинам и самой технологии Метаразвития.

Например, наличие экспериментальных атомарных структур не доказывает возможности их немедленного использования в промышленной вычислительной системе.

Успешное выполнение искусственным интеллектом отдельной научной задачи не равнозначно созданию универсального автономного исследователя.

Появление перспективной организационной модели не гарантирует её экономической эффективности.

Каждое из подобных утверждений требует самостоятельной проверки.

Поэтому генеральная стратегия INM должна сопровождаться системой экспериментальных критериев, контрольных результатов и условий прекращения или пересмотра отдельных исследовательских направлений.

Как доказать эффективность Метаразвития
Главная трудность состоит в том, что Метаразвитие предполагается исследовать как технологию более высокого уровня общности, чем её отдельные субтехнологии.

Следовательно, оценка его эффективности не может ограничиваться количеством созданных устройств или отдельных научных публикаций.

Необходимо измерять способность исследовательской системы создавать новые технологии и совершенствовать собственные методы их разработки.

Для этого в книге предлагается использовать показатели продолжительности исследовательского цикла, стоимости воспроизводимого технологического результата, эффективности экспериментального поиска, степени новизны и значимости решений, качества полученных доказательств, промышленной масштабируемости и экономической отдачи.

Особое значение будет иметь сопоставление нескольких последовательных циклов разработки.

Если новый исследовательский механизм позволяет сократить время получения результата при сохранении или повышении его качества, это свидетельствует о повышении эффективности исследования.

Если последующие усовершенствования самого механизма позволяют воспроизводимо улучшать эти показатели, возникает основание говорить об экспериментальном подтверждении отдельных свойств Метаразвития.

При этом результаты должны сопоставляться с корректно выбранными альтернативными методами при сопоставимых исходных условиях.

В противном случае обнаруженное ускорение может объясняться увеличением финансирования, более простой постановкой задач или переносом затрат на другие организации.

Иными словами, технология Метаразвития должна быть доказана не масштабом объявленных амбиций, а воспроизводимостью достигнутых преимуществ.

Международная доказательная база
Исследование предусматривает использование широкого круга научных и технологических источников.

Для анализа мировой микроэлектроники особенно важны материалы международных профессиональных организаций, технологические дорожные карты, статистика полупроводникового рынка, научные публикации, патентные базы и техническая документация производителей оборудования.

История Rapidus будет реконструироваться на основе сообщений самой компании, материалов IBM, японских государственных институтов, исследовательских организаций и независимых отраслевых аналитических источников.

При этом официальные заявления корпораций необходимо отличать от независимой экспериментальной проверки их технических и экономических результатов.

Для исследования пикоэлектронных перспектив особое значение имеют рецензируемые публикации по физике конденсированного состояния, квантовым эффектам, материалам, атомарной метрологии, наноэлектронике и альтернативным вычислительным архитектурам.

Для направления NOO потребуется критический анализ достижений искусственного интеллекта, автоматизированных исследовательских лабораторий, роботизированного экспериментирования и систем интеллектуального проектирования.

Отдельную методологическую основу составят международные подходы к определению и измерению научных исследований, экспериментальных разработок и инновационной деятельности.

Таким образом, проектный характер книги должен сочетаться с максимально строгим отношением к исходным данным.

Открытость альтернативам
Исследование Метаразвития не должно начинаться с предположения, что все предлагаемые механизмы обязательно окажутся успешными.

Вполне возможно, что в определённых областях традиционная последовательная эволюция технологий останется более эффективной.

Не исключено, что отдельные перспективные физические направления столкнутся с принципиальными ограничениями масштабируемости.

Возможно также, что ноотехнологии будут развиваться значительно быстрее пикоэлектроники или, напротив, новые физические устройства появятся раньше полноценных исследовательских ноомашин.

Поэтому одновременное развитие PICO и NOO не следует путать с требованием их одинаковой скорости или равного финансирования на всех этапах.

Синхронность первоначального запуска означает стратегическую самостоятельность обеих программ и необходимость их взаимодействия с первого дня существования INM.

Дальнейшее распределение ресурсов должно определяться результатами исследований.

Само Метаразвитие также не должно превращаться в догму.

Его теория, методы и организационные модели должны оставаться открытыми для критической проверки, исправления ошибок и пересмотра исходных предположений.

Более того, способность к такому пересмотру следует рассматривать как одно из важнейших свойств самой технологии Метаразвития.

Книга как исследование и проект
Настоящая работа не является обычным историческим обзором мировой электронной промышленности.

Она также не претендует на статус безусловного предсказания будущего.

Её задача значительно сложнее: соединить историческое знание, исследование современного состояния науки и техники, построение научно обоснованных сценариев и проектирование принципиально новой технологии развития технологий.

Для этого недостаточно показать, каким образом человечество прошло путь от первых больших электронных вычислительных машин к современным суперкомпьютерам и интеллектуальным системам.

Необходимо исследовать, каким образом может быть организован следующий качественный переход.

Возможно, он будет связан с новыми физическими принципами электроники.

Возможно, его главным двигателем станет развитие интеллектуально-креативных машин.

Не исключено, что решающее значение приобретёт взаимодействие этих направлений в рамках единой научно-технологической системы.

Именно последняя возможность составляет центральную рабочую гипотезу настоящей книги.

Пикоэлектроника и ноотехнологии должны стать двумя одновременно запускаемыми субтехнологиями Метаразвития, а проект International NooMachines — возможной организационной формой создания и совершенствования его генеральной технологии.

В этом состоит основная логика предлагаемого научно-технологического проекта.

Но его конечная цель выходит за пределы самой электронной промышленности.

Если удастся создать систему, которая воспроизводимо ускоряет научные исследования, повышает результативность изобретательства, снижает стоимость новых технологий и совершенствует собственные способы работы, человечество получит инструмент принципиально нового качества.

Это будет означать переход от преимущественно стихийного накопления научно-технических достижений к всё более осознанному проектированию механизмов собственного технологического развития.

И тогда главным достижением будущей электронной цивилизации может стать не конкретный процессор, не отдельный ноокомпьютер и даже не промышленная пикоэлектроника.

Главным достижением может стать создание технологии, позволяющей человечеству всё более совершенно проектировать собственное технологическое будущее.

Именно эту возможность мы называем Метаразвитием.

Именно её научному исследованию, критическому анализу и проектированию посвящена настоящая книга.

От развития технологий — к технологии Метаразвития. От опережения — к опережению опережения.

****

ВВЕДЕНИЕ
На пороге новой электронной цивилизации
Человечество приближается к одному из важнейших рубежей своей научно-технической истории.

Впервые возникает возможность сделать предметом технологического проектирования не только отдельные машины, материалы, устройства и производственные процессы, но и сам механизм создания новых технологий.

На протяжении столетий развитие техники происходило благодаря совершенствованию орудий труда, использованию новых источников энергии, открытию физических закономерностей и возникновению всё более сложных способов преобразования вещества, энергии и информации.

В XX веке этот процесс приобрёл беспрецедентные масштабы. Изобретение транзистора, создание интегральных схем, развитие электронных вычислительных машин и появление персонального компьютера преобразовали мировую экономику и практически все формы человеческой деятельности.

В XXI веке развитие электроники вступило в новую фазу. Миниатюризация электронных компонентов приближается к атомарным масштабам. Искусственный интеллект начинает использоваться непосредственно в научных исследованиях и технологическом проектировании. Возникают предпосылки для перехода от обычной автоматизации производства к автоматизации всё более сложных этапов научно-технического творчества.

Эти процессы развиваются одновременно, но пока преимущественно в рамках различных научных и производственных направлений.

Возникает вопрос: можно ли объединить их в единую систему, специально предназначенную для ускоренного создания всё более совершенных технологий?

И более фундаментальный вопрос: можно ли спроектировать такую систему, которая будет не просто ускорять отдельные исследования, но и непрерывно совершенствовать собственные способы достижения научно-технического прогресса?

Именно эта постановка проблемы составляет исходный пункт настоящей книги.

Мы предлагаем рассмотреть возможность создания особой генеральной технологии — Метаразвития, или технологии опережения опережения.

Её сущность заключается в целенаправленном проектировании, экспериментальной проверке и непрерывном совершенствовании механизмов научно-технического развития.

В качестве двух базовых субтехнологий Метаразвития рассматриваются PICO — перспективная пикоэлектроника — и NOO — интеллектуально-креативные технологии нового поколения.

Их совместное развитие должно осуществляться в рамках единой исследовательской программы, организационным воплощением которой предлагается сделать проект INM — International NooMachines («Интернешнл НооМашинс»).

Предметом настоящего исследования становится не только перспективная пикоэлектроника как новая область науки и техники, но и проектирование системы, способной ускоренно создавать её последующие поколения.

Таким образом, в центре внимания оказывается переход от развития электронной техники к Метаразвитию электронной цивилизации.

1. Пределы сложившейся модели научно-технического прогресса
1.1. Великая эпоха последовательного совершенствования
История современной микроэлектроники представляет собой исключительно убедительный пример результативности непрерывного научно-технического прогресса.

На протяжении нескольких десятилетий уменьшение характерных размеров полупроводниковых структур позволяло повышать степень интеграции, производительность и энергетическую эффективность электронных устройств.

Возникла мощнейшая мировая научно-производственная система, объединяющая фундаментальную физику, химию материалов, конструирование электронных приборов, технологии полупроводникового производства, разработку вычислительных архитектур и программного обеспечения.

Важнейшим результатом этого процесса стало радикальное увеличение доступности вычислительной мощности.

Большие электронные вычислительные машины первых поколений представляли собой дорогостоящие технические комплексы, требовавшие специально оборудованных помещений и многочисленного обслуживающего персонала.

Персональный компьютер перенёс значительную часть вычислительных возможностей в распоряжение отдельного пользователя.

В дальнейшем развитие интегральных схем обеспечило появление мощных мобильных устройств, распределённых вычислительных систем, суперкомпьютеров, облачной инфраструктуры и современных комплексов искусственного интеллекта.

Однако историческая успешность этой модели не означает, что она способна бесконечно воспроизводить прежние темпы совершенствования.

Более того, именно её выдающиеся достижения обнаружили новые ограничения, требующие качественного преобразования сложившихся подходов.

1.2. Физические пределы миниатюризации
По мере уменьшения размеров полупроводниковых элементов возрастает влияние физических процессов, которые прежде можно было рассматривать как второстепенные.

Усиливаются квантовомеханические эффекты, осложняется управление токами утечки, возрастают требования к однородности материалов и атомарной точности формирования транзисторных структур.

Всё более сложной становится задача отвода тепла.

Существенную долю энергетических затрат вычислительных систем составляет не только выполнение логических операций, но и перемещение данных между процессорами, памятью и другими функциональными блоками.

Скорость передачи информации, организация межсоединений и архитектура памяти становятся самостоятельными ограничителями дальнейшего прогресса.

Уменьшение транзистора само по себе уже не гарантирует пропорционального повышения эффективности всей вычислительной системы.

Это обстоятельство имеет фундаментальное значение.

Технологический прогресс постепенно перестаёт определяться преимущественно совершенствованием отдельного электронного элемента. Всё большее значение приобретает согласованное развитие материалов, устройств, архитектур, программных средств, производственных технологий и способов организации вычислений.

В международных технологических исследованиях, включая дорожные карты IEEE, всё более существенная роль отводится трёхмерной интеграции, новым транзисторным структурам и альтернативным физическим принципам вычислительной техники.

Следовательно, будущее электроники нельзя представлять исключительно как последовательность уменьшающихся размеров транзисторов.

1.3. Экономические пределы развития
Не менее существенными становятся экономические ограничения.

Каждое новое поколение передовых логических интегральных схем требует исключительно сложной исследовательской, производственной и измерительной инфраструктуры.

Современная полупроводниковая фабрика объединяет многочисленные виды дорогостоящего оборудования, высокочистые материалы, специализированные инженерные системы и сложнейшее программное управление.

Разработка передового технологического процесса требует длительных исследований и многочисленных экспериментальных циклов.

При этом повышение плотности интеграции не обязательно сопровождается соответствующим снижением себестоимости каждого транзистора или вычислительной операции.

Возникает противоречие между стремлением к дальнейшему совершенствованию электронных устройств и возрастающими затратами на создание следующих технологических поколений.

Особенно остро это противоречие проявляется в области передовой логики, где необходимы колоссальные капиталовложения и доступ к узкоспециализированным технологическим компетенциям.

При сохранении подобных тенденций возможности самостоятельного развития передовой микроэлектроники могут всё сильнее концентрироваться в сравнительно небольшом числе корпораций и научно-промышленных центров.

Следовательно, необходим поиск новых способов организации исследований и производства, позволяющих радикально повысить эффективность использования интеллектуальных, материальных и финансовых ресурсов.

1.4. Организационные ограничения научно-технического прогресса
Современная научно-технологическая система отличается чрезвычайно высокой степенью специализации.

Фундаментальные исследования выполняются одними организациями, создание материалов — другими, разработка оборудования — третьими, проектирование интегральных схем — четвёртыми, изготовление полупроводниковых структур — пятыми.

Международное разделение труда обеспечивает выдающиеся результаты, но одновременно формирует многочисленные организационные границы.

Новые знания далеко не всегда быстро превращаются в экспериментальные устройства.

Успешный лабораторный результат может десятилетиями не находить промышленного применения.

Даже принципиально работоспособная технология нередко оказывается экономически непригодной для массового производства.

Следовательно, проблема заключается не только в недостаточной производительности отдельных исследовательских организаций, но и в сложности превращения результатов разнородной интеллектуальной деятельности в согласованную систему технологических решений.

Здесь обнаруживается один из важнейших резервов будущего прогресса.

Необходимо совершенствовать не только отдельные звенья научно-технологической цепочки, но и механизм её построения, изменения и функционирования.

1.5. От ускорения исследований к Метаразвитию
Существующие способы повышения результативности научных исследований включают автоматизацию измерений, компьютерное моделирование, применение искусственного интеллекта, совершенствование управления проектами и развитие научной кооперации.

Все эти направления представляют значительную ценность.

Однако они преимущественно ориентированы на повышение эффективности уже существующих исследовательских процедур.

Метаразвитие предполагает более радикальную постановку задачи.

Объектом проектирования становятся сами способы постановки научных проблем, поиска новых физических решений, формирования исследовательских программ, организации экспериментов, отбора перспективных направлений и преобразования полученных результатов в новые технологии.

При этом необходимо различать ускорение отдельного эксперимента и ускорение полного цикла создания промышленно применимой технологии.

Если система позволяет быстрее проводить измерения, это ещё не означает, что она способна быстрее создавать новые технологические поколения.

Подтверждение Метаразвития требует доказательства улучшения совокупного процесса: от формулирования научной задачи до получения воспроизводимого технического результата.

Более того, система должна демонстрировать способность совершенствовать собственные методы исследования.

Именно переход от повышения эффективности отдельных исследований к систематическому совершенствованию механизмов научно-технического прогресса составляет сущность предлагаемой технологии Метаразвития.

2. Почему пикоэлектроника становится стратегическим ориентиром
2.1. От микро- и наноэлектроники к атомарным масштабам
Термин «микроэлектроника» исторически отражает переход к миниатюрным полупроводниковым устройствам и интегральным схемам.

Развитие нанотехнологий позволило перейти к исследованию и управлению структурами, характерные размеры которых измеряются нанометрами.

Однако по мере совершенствования электронной техники всё большее значение приобретает возможность управлять веществом на уровне отдельных атомов, межатомных расстояний и электронных состояний.

Здесь возникает область перспективных исследований, которую в настоящей книге предлагается обозначать понятием пикоэлектроника.

Один пикометр составляет тысячную долю нанометра.

Типичные размеры атомов имеют порядок десятков и сотен пикометров. Следовательно, работа на пикометровых масштабах прежде всего означает исследование атомной структуры вещества и возможность чрезвычайно точного контроля её изменений.

При этом необходимо избежать распространённого методологического заблуждения.

Современные обозначения технологических поколений — например, 3 нм или 2 нм — не являются непосредственными измерениями длины каждого транзисторного элемента.

Они обозначают совокупные поколения технологических процессов, включающих множество различных физических и конструктивных характеристик.

Поэтому переход от технологического поколения «2 нм» к понятию «пикоэлектроника» не является простой операцией изменения единиц измерения.

Пикоэлектроника должна обозначать качественный переход к новым возможностям управления атомарными структурами и электронными процессами, а не только дальнейшее уменьшение условного технологического индекса.

2.2. Рабочее определение пикоэлектроники
Для целей настоящего исследования предлагается следующее определение.

Пикоэлектроника — перспективная область электронной науки и техники, ориентированная на создание функциональных устройств, компонентов и систем с использованием атомарно-точного управления структурой вещества, электронными состояниями и физическими взаимодействиями, в том числе посредством измерений и воздействий пикометрового масштаба.

Это определение является авторским рабочим понятием, а не названием уже стандартизованного промышленного поколения.

Его основное достоинство заключается в том, что оно не сводит будущую электронику к обязательному уменьшению физических размеров транзисторов до одного пикометра.

Функциональное устройство может иметь размеры существенно больше пикометра, но использовать пикометровую точность управления межатомными расстояниями или конфигурацией отдельных атомов.

Именно такая интерпретация позволяет рассматривать пикоэлектронику как научно-технологическое направление, не противоречащее современным представлениям о строении вещества.

2.3. Реальные научные предпосылки
Исследования устройств с атомарной точностью уже представляют собой самостоятельную область современной физики и инженерии.

В частности, Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) развивает методы создания твердотельных устройств посредством контролируемого размещения отдельных атомов и молекул.

Исследуются одноатомные и малоатомные структуры, квантовые точки, устройства с управляемыми примесными атомами, квантовые элементы и способы их электрического соединения с макроскопической измерительной аппаратурой.

Для формирования таких структур используются, в том числе, методы сканирующей туннельной микроскопии и атомарно-точной литографии.

Важнейшее значение имеют не только сами эксперименты, но и разрабатываемые методы автоматизации соответствующих операций.

Это показывает, что научное движение к атомарно-точным электронным устройствам уже имеет экспериментальную основу.

Однако между отдельным лабораторным устройством и промышленной пикоэлектроникой существует огромная технологическая дистанция.

Для её преодоления необходимо решить проблемы воспроизводимости атомарных конфигураций, электрического контактирования, устойчивости характеристик, температурных режимов, интеграции большого количества элементов и экономически приемлемой производительности оборудования.

Именно здесь возникает возможность применения Метаразвития.

Вместо последовательного совершенствования каждого технологического элемента независимо от остальных можно попытаться создать интегрированную исследовательскую систему, объединяющую физическое моделирование, интеллектуальный поиск решений, роботизированные эксперименты, метрологию и промышленное проектирование.

2.4. От новых транзисторов к новым физическим принципам
Пикоэлектронику не следует заранее отождествлять с какой-либо единственной физической технологией.

Перспективные направления включают атомарно-точные полупроводниковые структуры, молекулярную электронику, одноэлектронные устройства, системы на основе двумерных материалов, квантовые элементы, новые способы управления состояниями электронов и альтернативные архитектуры обработки информации.

Не исключено, что часть перспективных электронных функций будет реализована посредством устройств, принципиально отличающихся от традиционных полевых транзисторов.

При этом далеко не каждое квантовое или атомарное устройство способно стать полноценным элементом массовой вычислительной техники.

Научная новизна не тождественна производственной пригодности.

Экспериментальная работоспособность не гарантирует конкурентоспособного энергопотребления.

А возможность изготовить единичный прибор не означает возможности произвести миллиарды таких приборов с приемлемым выходом годных изделий.

Следовательно, в настоящей книге пикоэлектроника рассматривается одновременно как область фундаментального поиска и как задача создания новой промышленной платформы.

2.5. Пикоэлектроника как стратегический полигон Метаразвития
Главная особенность пикоэлектронного направления заключается в высокой степени неопределённости будущих решений.

Заранее неизвестно, какие физические принципы окажутся наиболее перспективными, какие материалы будут пригодны для устойчивых электронных устройств и какие архитектуры обеспечат максимальную полезную вычислительную эффективность.

Именно поэтому данное направление чрезвычайно интересно с точки зрения Метаразвития.

Там, где существует множество конкурирующих исследовательских траекторий, особенно ценными становятся технологии ускоренного поиска, экспериментальной проверки и сравнительного отбора решений.

Метаразвитие должно позволить не только сократить время отдельных экспериментов, но и уменьшить затраты на выявление бесперспективных направлений.

Таким образом, пикоэлектроника выступает не просто конечной целью исследовательской программы.

Она становится одним из главных экспериментальных полигонов разработки самой технологии Метаразвития.

Следует подчеркнуть, что после пикометрового диапазона в книге будет исследован и фемтометровый горизонт.

Однако фемтометровые масштабы относятся к области размеров атомных ядер и не могут рассматриваться как очередная ступень обычной транзисторной миниатюризации.

Разработка соответствующих технических систем, если она окажется физически реализуемой, потребует принципиально иных представлений и методов.

Поэтому фемтодиапазон выступает отдалённым исследовательским горизонтом, а не гарантированным этапом промышленной эволюции электроники.

3. Пико- и ноо- как две субтехнологии Метаразвития
3.1. Генеральная технологическая иерархия
Центральное положение настоящей книги заключается в признании Метаразвития генеральной стратегической технологией, а пикоэлектроники и ноотехнологий — её двумя базовыми субтехнологиями.

Это определяет принципиально новую иерархию научно-технологических целей.

На верхнем уровне находится META — технология проектирования и совершенствования механизмов научно-технического развития.

На следующем уровне располагаются PICO и NOO — две взаимосвязанные субтехнологии, обеспечивающие формирование новых физических и интеллектуальных возможностей.

Они имеют различные непосредственные предметы исследования, но объединяются единой генеральной целью.

PICO создаёт новые физические средства развития. NOO создаёт новые интеллектуально-креативные средства развития. META проектирует, организует и непрерывно совершенствует их совместное функционирование.

В этом состоит исходная архитектура предлагаемой технологии опережения опережения.

3.2. Субтехнология PICO
Первая субтехнология ориентирована на физическую основу электроники будущего.

Её исследовательская программа должна охватывать новые материалы, функциональные атомарные структуры, электронные устройства, архитектуры передачи и обработки информации, технологии изготовления, измерения и интеграции.

Однако PICO не должна ограничиваться достижением очередного рекордного показателя миниатюризации.

Её главная задача в системе Метаразвития заключается в создании новых физических возможностей, способных существенно расширить пространство будущих технологических решений.

Особое значение приобретают энергетическая эффективность, производительность, воспроизводимость результатов и потенциальная стоимость массового изготовления.

Важнейшим направлением становится поиск физико-технологических решений, позволяющих радикально уменьшить стоимость полезных вычислений.

Именно здесь появляется возможность поставить долгосрочную экономическую цель: сделать вычислительные системы, сегодня относящиеся к дорогостоящим высокопроизводительным комплексам, доступными широкому кругу пользователей.

Но достижение такого результата будет зависеть не только от транзисторов, а от всей архитектуры вычислительной системы, включая память, межсоединения, программное обеспечение, энергоснабжение и охлаждение.

3.3. Субтехнология NOO
Вторая субтехнология направлена на совершенствование интеллектуально-креативных возможностей вычислительной техники.

Исторически её предпосылки формируются в процессе развития электронных вычислительных машин, персональных компьютеров, искусственного интеллекта и автоматизированных исследовательских систем.

В рамках предлагаемой концепции необходимо различать обычную вычислительную систему, интеллектуальную систему поддержки исследований и полноценный ноокомпьютер.

Традиционный компьютер выполняет вычислительные и информационные операции в соответствии с установленными программными процедурами.

Интеллектуальная исследовательская система способна участвовать в анализе научной информации, формировании гипотез, поиске решений и подготовке экспериментальных программ.

Под ноокомпьютером предлагается понимать перспективную техническую систему, специально предназначенную для воспроизводимого выполнения сложной когнитивно-креативной деятельности, включая создание новых знаний, разработку технических решений, планирование и проверку исследований, а также совершенствование собственных методов работы.

Это предполагаемое функциональное определение не требует заранее приписывать ноокомпьютеру сознание или субъективный опыт. Такие свойства представляют самостоятельные философские и научные проблемы и не могут считаться доказанными применительно к современным системам искусственного интеллекта.

Главным критерием ноокомпьютера должна стать проверяемая результативность его интеллектуально-креативной деятельности.

Одно из важнейших применений будущих ноосистем заключается в их использовании для ускоренного создания новых технологий.

Поэтому NOO в проекте INM рассматривается не просто как направление разработки перспективных интеллектуальных устройств.

Это субтехнология, предназначенная для непосредственного совершенствования научно-технического творчества.

3.4. Принцип одновременной инициации PICO и NOO
Фундаментальным организационным принципом INM должно стать одновременное начало разработки обеих субтехнологий.

Нельзя откладывать создание ноокомпьютеров до появления промышленной пикоэлектроники.

Нельзя также откладывать пикоэлектронные исследования до создания гипотетически совершенных интеллектуальных машин.

На начальном этапе NOO может использовать существующие вычислительные платформы, современные системы искусственного интеллекта и доступное исследовательское оборудование.

Одновременно PICO должна использовать уже существующие методы атомарной метрологии, нанофабрикации, моделирования и исследования перспективных материалов.

Объединяющая программа META запускается вместе с ними и формирует механизмы взаимодействия, оценки результатов и совершенствования исследовательских процедур.

С самого начала возникает единая технологическая система с тремя функционально различными, но взаимосвязанными программами.

Синхронность запуска является обязательным принципом. Равенство последующих затрат, темпов развития и научных результатов — нет.

Ресурсы должны распределяться в соответствии с фактической результативностью исследований и стратегическими возможностями их взаимодействия.

3.5. Механизм взаимного ускорения
Представим первый совместный исследовательский цикл PICO и NOO.

В рамках PICO формируется задача создания нового электронного материала или приборной структуры.

В рамках NOO создаётся интеллектуальная система, способная анализировать существующие данные, предлагать перспективные комбинации параметров, строить физические модели и помогать выбирать наиболее информативные эксперименты.

Результаты экспериментов поступают обратно в интеллектуальную систему, используются для уточнения моделей и выбора последующих исследований.

При этом программа META анализирует эффективность всей процедуры.

Она устанавливает, какие методы позволили получить наиболее значимые результаты, какие исследовательские маршруты оказались бесперспективными, какие этапы потребовали наибольших затрат и какие изменения могли бы повысить эффективность следующего цикла.

На основании полученных данных совершенствуются не только исследуемые устройства и интеллектуальные модели, но и сама технология организации научно-технического поиска.

В следующем цикле модернизированная система используется для решения новой исследовательской задачи.

Именно здесь возникает потенциальный механизм Метаразвития.

Однако положительная обратная связь между PICO и NOO не должна постулироваться как уже установленный факт.

Её наличие, величина и устойчивость должны стать предметом специальных экспериментов.

В частности, потребуется установить, обеспечивает ли совместная исследовательская система преимущество перед раздельным использованием тех же ресурсов, оборудования и научных коллективов.

Необходимо также проверить, сохраняется ли это преимущество при переходе к новым классам задач.

Только при выполнении подобных условий можно говорить о подтверждении универсальности или хотя бы переносимости разрабатываемых механизмов Метаразвития.

3.6. От IBM PC к INM NooPC
Особое место в настоящем исследовании занимает эволюционная линия вычислительной техники.

Её исходными историческими этапами являются большие электронные вычислительные машины, развитие универсальных компьютерных архитектур и появление персональных компьютеров.

Следующий этап связан с интеллектуализацией вычислительной техники.

Дальнейшая перспективная траектория может включать создание первых исследовательских ноокомпьютеров INM, их последующую персонализацию и возникновение массовых НооПК.

В отдалённой перспективе возможно объединение ноотехнологий с достижениями пикоэлектроники, что создаст предпосылки для разработки пиконоокомпьютеров.

Однако принципиально важно, что развитие ноокомпьютеров не обязано строго соответствовать последовательной смене технологических размеров электронной элементной базы.

Первые ноомашины могут появиться на существующих микро- и наноэлектронных платформах.

Новые пикоэлектронные устройства, в свою очередь, могут первоначально использоваться в обычных вычислительных системах.

Следовательно, мы имеем дело не с одной линейной последовательностью, а с двумя взаимосвязанными эволюционными направлениями, объединяемыми генеральной технологией Метаразвития.

4. INM — проектирование нового механизма технологического лидерства
4.1. От технологического прорыва к воспроизводству прорывов
Современная история микроэлектроники показывает, что технологическое лидерство не является раз и навсегда установленным положением.

Оно возникает, развивается, подвергается конкурентному давлению и может переходить от одних стран и корпораций к другим.

Особенно показательна история Японии.

Страна, занимавшая в конце XX века ведущие позиции в мировой полупроводниковой промышленности, впоследствии утратила часть своих преимуществ в области передовой логики.

Однако в 2022 году была создана компания Rapidus, поставившая перед собой задачу ускоренного выхода к наиболее совершенным поколениям полупроводниковых технологий.

В 2025 году компания продемонстрировала экспериментальные транзисторы 2-нм класса. Начало массового производства было запланировано на 2027 финансовый год.

Этот проект представляет исключительный интерес как пример концентрации корпоративной инициативы, национальной поддержки и международной научно-технологической кооперации для осуществления крупного технологического скачка.

При этом освоение исследовательского процесса ещё не равнозначно окончательному промышленному успеху.

Решающим испытанием Rapidus останутся массовое производство, воспроизводимость технологических результатов, себестоимость продукции и наличие устойчивого спроса.

Тем не менее организационная концепция Rapidus позволяет поставить вопрос более общего характера.

Можно ли создать научно-технологическую систему, которая будет не только совершать отдельные технологические скачки, но и воспроизводить способность к подобным скачкам, постоянно совершенствуя собственные методы развития?

Именно такой системой предлагается сделать International NooMachines.

4.2. Генеральная миссия INM
Проект INM рассматривается как перспективная международная научно-технологическая организация нового типа.

Его генеральная миссия заключается в создании, экспериментальном освоении и непрерывном совершенствовании технологии Метаразвития.

Это определение принципиально отличается от традиционной миссии полупроводниковой корпорации.

INM не должна ограничиваться выпуском микросхем определённого технологического поколения.

Не должна она ограничиваться и разработкой отдельных интеллектуальных вычислительных систем.

Её главной продукцией в стратегическом смысле должны стать воспроизводимые механизмы ускоренного создания новых технологий, а PICO и NOO — двумя исходными направлениями их практической реализации.

В этом отношении INM следует рассматривать одновременно как исследовательскую организацию, интегратора технологических компетенций, разработчика новых производственных платформ и потенциального создателя новых отраслей промышленности.

При этом INM пока представляет собой предлагаемый проект, а не уже существующую компанию с доказанными технологическими результатами.

4.3. Организационная архитектура INM
Проектируемая структура INM должна строиться вокруг генеральной программы META.

Её назначение — разработка методологии Метаразвития, построение исследовательских процессов, анализ альтернативных технологических траекторий, формирование измеримых критериев эффективности и совершенствование всей научно-технологической системы.

В рамках программы PICO создаётся физико-технологический контур, объединяющий фундаментальные исследования, атомарную метрологию, проектирование электронных устройств, экспериментальное изготовление и подготовку перспективного производства.

В рамках программы NOO формируется интеллектуально-креативный контур, включающий разработку исследовательских ноокомпьютеров, интеллектуального проектирования, автоматизированных лабораторий и систем научно-технологического анализа.

При этом программы не должны превращаться в изолированные подразделения.

Центральным организационным требованием становится создание общего исследовательского пространства, обеспечивающего постоянное взаимодействие физиков, материаловедов, инженеров, специалистов по искусственному интеллекту, экономистов и организаторов научных исследований.

Важнейшей особенностью такой структуры является возможность начинать работу без предварительного строительства собственной передовой полупроводниковой фабрики.

Начальный этап может опираться на международные исследовательские партнёрства, доступную лабораторную инфраструктуру, контрактное изготовление экспериментальных устройств и совместное использование оборудования.

Это позволит направить первоначальные ресурсы прежде всего на проверку исследовательских гипотез и разработку механизмов Метаразвития.

4.4. Опережение Rapidus как стратегический ориентир
Одной из наиболее амбициозных задач INM становится создание условий для опережения существующих технологических лидеров, включая Rapidus.

Однако содержание такого опережения должно быть определено строго.

Необходимо различать превосходство по технологическому поколению, функциональным характеристикам устройств, экономической эффективности и способности создавать последующие поколения технологий.

INM не обязана первоначально конкурировать с Rapidus в изготовлении аналогичных 2-нм логических микросхем.

Её стратегическое преимущество может возникнуть в случае создания новых физических или интеллектуально-технологических решений, которые позволят выйти за пределы существующей промышленной траектории.

При этом обойти Rapidus означает не просто объявить более высокую технологическую цель, а получить подтверждённые результаты, превосходящие сопоставимые достижения по заранее установленным критериям.

В более глубоком смысле задачей INM должно стать не единичное опережение определённой компании, а формирование воспроизводимого механизма опережающего развития.

Именно этот смысл вкладывается в понятие «опережение опережения».

4.5. Две траектории: глобальная и российская
В настоящей книге предлагается исследовать два возможных способа реализации проекта Метаразвития.

Первый способ — глобальный.

Он предполагает формирование международной исследовательской и производственной кооперации, способной объединить знания, оборудование, научные коллективы и инвестиционные ресурсы различных стран.

Главным достоинством такого подхода является возможность использования уже существующего мирового научно-технологического потенциала без необходимости самостоятельно воспроизводить всю его инфраструктуру.

Второй способ — российский.

Он предполагает выявление и разработку особого научно-технологического триггера, который может создать предпосылки для альтернативного пути выхода к пикоэлектронике и Метаразвитию.

Подобный триггер должен представлять собой конкретное проверяемое решение: новый физический принцип, материал, приборную архитектуру, метод производства, способ интеллектуального проектирования или их эффективную комбинацию.

Его перспективность должна оцениваться не по декларативной новизне, а по способности существенно изменить условия решения стратегической технологической задачи.

Российская траектория должна опираться на объективный анализ отечественного научного потенциала, технологических ограничений, доступной экспериментальной инфраструктуры и возможностей промышленной кооперации.

При этом глобальный и российский способы не обязательно являются взаимоисключающими.

Они могут рассматриваться как альтернативные, параллельные либо взаимодополняющие организационные модели.

Конкретные формы их реализации будут зависеть от научных результатов, экономических условий и международной технологической среды.

4.6. Международные рейтинги как инструмент проектирования INM
Особое значение для настоящего исследования приобретает комплексный анализ мировых рейтингов микроэлектроники.

Традиционные рейтинги, как правило, характеризуют отдельные аспекты технологического развития: продажи полупроводниковых компаний, производственные мощности, уровень технологических процессов, исследовательскую активность, количество патентов, инвестиции и другие показатели.

Однако ни один из этих критериев в отдельности не даёт полной картины способности страны или корпорации к технологическому опережению.

Поэтому в книге предусматривается масштабный сравнительный контент-анализ международных рейтингов.

Его задача — установить не только сложившееся положение участников мировой электронной индустрии, но и различия между текущим лидерством и потенциалом качественного технологического скачка.

На этой основе предлагается разработать специальную методику оценки готовности научно-технологических систем к Метаразвитию.

Особое внимание будет уделено способности организаций объединять фундаментальную науку, интеллектуальное проектирование, экспериментальное производство и механизмы непрерывного совершенствования исследовательских процессов.

Результаты такого анализа должны использоваться при выборе международных партнёров, построении исследовательских программ, определении перспективных технологических направлений и сравнительной оценке результатов INM.

Однако интегральный рейтинг Метаразвития не должен создаваться посредством произвольного сложения разнородных показателей.

Необходимо обеспечить прозрачность исходных данных, сопоставимость показателей, обоснование весов и проверку устойчивости полученных результатов.

Таким образом, рейтинг становится не средством декларативного определения победителей, а аналитическим инструментом проектирования новой технологической траектории.

5. Факты, научные гипотезы и проектные сценарии: границы достоверности
5.1. Научная дисциплина исследования будущего
Проектирование перспективных технологий неизбежно связано с неопределённостью.

Однако неопределённость не должна превращаться в произвольное фантазирование.

Чем более радикальную технологическую цель ставит исследователь, тем более строгими должны быть требования к доказательной базе и методам проверки предлагаемых решений.

Поэтому настоящая книга строится на принципиальном разграничении установленных научных фактов, перспективных исследовательских гипотез и авторских проектных предложений.

Такое разграничение особенно важно при обсуждении пикоэлектроники, ноомашин, фемтометрового горизонта и технологии Метаразвития.

5.2. Первый уровень: документально подтверждённые факты
К первому уровню относятся результаты, существование которых подтверждается надёжными источниками.

Это опубликованные научные исследования, экспериментальные измерения, воспроизводимые приборные характеристики, патенты, техническая документация, официальная статистика и проверяемые производственные достижения.

Например, создание атомарно-точных экспериментальных электронных устройств является установленным направлением современной науки.

Демонстрация Rapidus экспериментальных транзисторов поколения 2 нм также относится к документально подтверждённым событиям.

Однако указанные факты не доказывают автоматически существования промышленной пикоэлектроники или завершённого массового производства 2-нм микросхем компанией Rapidus.

Для каждого утверждения необходимо точно определять содержание подтверждённого результата.

5.3. Второй уровень: научные гипотезы
Ко второму уровню относятся предположения, имеющие физическое, инженерное или теоретическое обоснование, но ещё не получившие достаточного экспериментального подтверждения.

Например, можно выдвинуть гипотезу о возможности создания определённого класса атомарно-точных электронных устройств с существенно меньшим энергопотреблением по сравнению с существующими аналогами.

Можно также предположить, что интеграция интеллектуальных исследовательских систем и автоматизированных лабораторий позволит сократить продолжительность разработки новых материалов.

Однако подобные гипотезы должны сопровождаться определением условий проверки, измеримых характеристик и возможных причин неудачи.

Научная гипотеза отличается от произвольного предположения именно тем, что допускает проверку и потенциальное опровержение.

5.4. Третий уровень: проектные решения
К третьему уровню относятся предлагаемые организационные, технологические и экономические конструкции.

Именно к этой категории первоначально принадлежит проект INM.

Его научная концепция может быть логически обоснованной, но реальная эффективность будет определяться результатами практической реализации.

То же относится к идее синхронного развития PICO и NOO под управлением генеральной программы META.

Предполагается, что подобная архитектура способна создавать эффект взаимного ускорения.

Однако степень этого эффекта, условия его возникновения и возможность промышленного использования пока неизвестны.

Следовательно, данный тезис должен быть представлен как центральная проектная гипотеза, подлежащая экспериментальной проверке.

5.5. Четвёртый уровень: долгосрочные технологические сценарии
Отдельного рассмотрения требуют дальние горизонты развития.

В частности, возможное возникновение массовых НооПК, пиконоокомпьютеров, принципиально новых видов электронных устройств и технических систем, использующих физические явления фемтометрового масштаба.

Подобные направления могут исследоваться как альтернативные сценарии будущего.

Однако они не должны представляться неизбежными последствиями современного научно-технического прогресса.

Необходимо учитывать возможность фундаментальных физических ограничений, экономической нецелесообразности и появления совершенно иных технологических траекторий.

Поэтому долгосрочный прогноз должен строиться не в форме единственного предсказания, а посредством исследования нескольких альтернативных сценариев и условий их реализации.

5.6. Как будет проверяться технология Метаразвития
Ключевой вопрос настоящей книги состоит в возможности экспериментального доказательства эффективности Метаразвития.

Для этого недостаточно получить отдельный выдающийся научный результат.

Необходимо подтвердить, что новая исследовательская система способна воспроизводимо повышать эффективность процесса создания технологий.

Предполагается организовать сравнительные эксперименты, в которых одинаковые или сопоставимые исследовательские задачи будут решаться традиционными методами и с использованием механизмов META, PICO и NOO.

При этом следует контролировать различия в финансировании, квалификации исследователей, доступном оборудовании, сложности задач и полноте исходной информации.

Особое значение будут иметь четыре группы показателей.

Первая — результативность. Качество полученных научных и инженерных решений, степень их новизны, практическая применимость и воспроизводимость.

Вторая — скорость. Продолжительность полного цикла разработки от постановки задачи до подтверждённого результата.

Третья — экономическая эффективность. Совокупные затраты, включая оборудование, энергию, вычисления, персонал, неудачные эксперименты и последующую технологическую интеграцию.

Четвёртая — способность к самосовершенствованию. Изменение эффективности исследовательской системы в последующих циклах после совершенствования её собственных методов работы.

Последняя группа является определяющей.

Именно способность системы улучшать собственные механизмы создания технологий позволит отличать Метаразвитие от обычного ускорения отдельных научных исследований.

Однако для подтверждения такого свойства необходимо получить результаты нескольких последовательных исследовательских циклов и доказать, что обнаруженные улучшения сохраняются при переносе методов на новые задачи.

В противном случае речь может идти лишь об успешной оптимизации одного исследовательского процесса.

5.7. Опасности необоснованного технологического оптимизма
Исследование столь амбициозной программы требует особого внимания к научным и организационным рискам.

Прежде всего необходимо исключить подмену физических достижений привлекательными технологическими названиями.

Пикометровая точность измерений не означает существования массовых пикоэлектронных вычислительных систем.

Использование искусственного интеллекта в исследовательской лаборатории само по себе не означает создания полноценной ноомашины.

Ускорение отдельного эксперимента не доказывает способности ускоренно создавать новые технологические поколения.

Наконец, создание международной научно-технологической организации не гарантирует возникновения воспроизводимого механизма технологического лидерства.

Каждое из этих утверждений требует самостоятельного доказательства.

Кроме того, возрастающая автономность интеллектуальных исследовательских систем создаёт дополнительные требования к контролю экспериментов, безопасности оборудования, достоверности результатов и ответственности за принимаемые решения.

Система, способная изменять собственные методы исследования, должна включать механизмы независимой оценки, документирования изменений и предотвращения неконтролируемого ухудшения качества или безопасности.

Именно поэтому критическая проверка должна стать не внешним ограничением Метаразвития, а одним из основных элементов самой технологии.

5.8. Главная исследовательская гипотеза книги
На основании изложенного сформулируем центральную гипотезу настоящего исследования.

Целенаправленное объединение двух одновременно развиваемых субтехнологий — PICO и NOO — в рамках специально проектируемой генеральной технологии META может обеспечить создание воспроизводимого механизма ускоренного научно-технического развития, способного совершенствовать собственные методы поиска, проектирования и реализации новых технологий.

В случае экспериментального подтверждения такая система сможет претендовать на качественно новый уровень организации технологического прогресса.

Однако данная гипотеза не предопределяет конкретных физических решений, архитектуры будущих ноомашин или успешности определённой корпоративной модели.

Все эти элементы должны стать самостоятельными объектами исследований.

Таким образом, предлагаемая концепция одновременно обладает двумя особенностями.

С одной стороны, она ставит исключительно амбициозную стратегическую задачу — создание технологии опережения опережения.

С другой стороны, она требует строгой экспериментальной проверки каждого существенного элемента разрабатываемой системы.

Именно сочетание стратегической масштабности и научной проверяемости должно составить методологическую основу всей книги.

Вместо заключения к Введению. От электронной эволюции к проектированию Метаразвития
В истории электронной техники можно выделить несколько фундаментальных преобразований.

Первое связано с возникновением электронных вычислительных машин, позволивших автоматизировать сложнейшие вычислительные операции.

Второе — с развитием микроэлектроники и массового персонального компьютера, сделавших значительную часть вычислительной мощности доступной миллионам и впоследствии миллиардам пользователей.

Третье разворачивается в настоящее время и связано с развитием интеллектуальных вычислительных систем, новых архитектур электронной техники и приближением к атомарным масштабам управления веществом.

Однако предлагаемая в настоящей книге четвёртая трансформация имеет принципиально иной характер.

Речь идёт не только о создании новых устройств, а о создании и непрерывном совершенствовании самой технологии их разработки.

Проектирование такой технологии составляет генеральную задачу Метаразвития.

Пикоэлектроника открывает новые возможности совершенствования физической основы вычислительных систем.

Ноотехнологии создают предпосылки для радикального развития интеллектуально-креативных возможностей машин.

Их синхронное развитие в рамках INM должно стать основой исследования и практической проверки нового механизма научно-технологического прогресса.

Неизвестно, какая из двух субтехнологий в отдельные периоды будет развиваться быстрее и обеспечивать более значимые результаты.

Неизвестно, какие физические принципы окажутся определяющими для перспективной пикоэлектроники.

Неизвестно также, насколько далеко смогут продвинуться автономные интеллектуально-креативные системы.

Но именно поэтому необходима общая генеральная технология, способная организовывать поиск, экспериментальную проверку и развитие конкурирующих технологических возможностей.

Такой технологией предлагается сделать Метаразвитие.

И если её эффективность будет подтверждена, перед человечеством может открыться качественно новая перспектива.

Научно-технический прогресс перестанет рассматриваться исключительно как исторически складывающаяся последовательность изобретений и открытий.

Он станет всё более осознанным предметом научного анализа, инженерного проектирования и технологического совершенствования.

Возможно, именно это окажется важнейшим результатом будущей пикоэлектронной и ноотехнической революции.

Не просто создание всё более совершенных машин, а создание всё более совершенных способов создания совершенных машин.

Не просто технологическое опережение, а опережение опережения.

Не просто развитие — Метаразвитие.

Именно этому посвящена настоящая книга.

Основные научные и документальные источники

IEEE. International Roadmap for Devices and Systems (IRDS), 2024 Edition. Международная технологическая дорожная карта электронных устройств и систем.
OECD. The Chip Landscape, 2025. Исследование мировой полупроводниковой промышленности, технологических поколений и производственной структуры.
NIST. Atom-scale Devices: Engineering, Metrology and Manufacturability, 2025–2026. Исследовательская программа атомарно-точного создания электронных и квантовых устройств.
NIST. Atom-based Silicon Quantum Electronics. Экспериментальные исследования электронных приборов на основе отдельных атомов кремниевой платформы.
Rapidus Corporation. Rapidus Achieves Significant Milestone at its State-of-the-Art Foundry with Prototyping of Leading-Edge 2nm GAA Transistors, 18 июля 2025 года.
Volk A. A., Abolhasani M. Performance metrics to unleash the power of self-driving labs in chemistry and materials science. Nature Communications, 2024, том 15, статья 1378.
Science acceleration and accessibility with self-driving labs. Nature Communications, 2025. Исследование возможностей, измерения эффективности и воспроизводимости автоматизированных лабораторий.
OECD. Frascati Manual 2015: Guidelines for Collecting and Reporting Data on Research and Experimental Development. Методологические критерии научных исследований и разработок.
Петросян В. К. Россия как глобальная сверхдержава будущего: Царский путь экономического развития. Версия 1.0. — М., 2021. — Концептуальный источник авторских понятий ноотехнологий и ноомашиностроения.