Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

В условиях теплоёмкой воды в округе наверно можно получить изотермическое сжатие с меньшей работой, особенно на больших глубинах?

В какой-то мере скорее всего можно. Скажем осуществлять сжатие в несколько ступеней с промежуточным охлаждением воздуха окружающей водой.

Ведь кислород от них тоже нужно равномерно распределять по площади, а значит всё равно нужно передвижение масс воды, при чём нижний слой воды имеет максимальную растворимость 30г/м³, что лишь в 3 раза больше верхней воды, а значит объёмная скорость потоков будет лишь в 3 раза меньше, чем при нагнетании воды сверху.

Тут проблему можно решить следующим образом. Распылять не в одной точке, а бросить по дну длинные шланги со множеством присоединенных к ним распылителей вдоль всей их длины. Вязкость воздуха низкая, поэтому без особых потерь шланги можно сделать длинными, вплоть до нескольких сотен метров. Т.к. какие-то течения в водоёме всё таки есть в этом случае через образующийся при этом длинный пузырьковый фронт будет протекать достаточно большое количество воды.

[AlexAV]

Нет, лучше возьмите Аргентину,за тот же временной промежуток.

Спустилась с вершины таблицы тогда (по ВВП на душу в 1900 была на 12-м месте) в её середину сейчас, где-то к уровню не очень богатых европейских стран вроде Румынии. В общем ничего особенного.

Но Аргентина в этом контексте страна не особо интересная. Там ведь те же самые потомки европейцев в основном живут. Ну и уровень развития экономики там как был так и остался внутри множества типичного для европейских стран (хотя и сдвинулся ближе к его низу).

[AlexAV]

Число подачи патентов по годам

Число патентов, как и число научных статей - это не показатель реальной ситуации, а показатель существующего подхода к научной отчётности. Сейчас он такой, что стимулировать очень много публиковать/патентовать вне зависимости от реальной полезности всего этого. В общем я бы на эту цифру вообще не смотрел.

Квантовые компьютеры не ждали ранее чем через сто лет - однако раз и уже первые образцы.

Там уже больше 20 лет ситуация как с термоядерным синтезом (где-то со второй половины 90-х) - вот-вот завтра будет (на страницах литературы, в выступлениях на конференциях). Правда это завтра никак не настаёт.

Конечно нельзя отрицать, что некоторые достижения тут действительно есть (очень значительные в математике всего этого дела (где-то между 2000 - 2010 тут появилось много принципиально новых подходов и доказано ряд довольно важных теорем, да и сейчас тут довольно интересные работы появляются довольно регулярно) и куда более скромные в технике). Но до полноценного работающего квантового компьютера пригодного хоть для чего-то всё ещё как... до работающего термоядерного реактора.

[AlexAV]

Квантовые компьютеры (пусть прототипы а не реальные компьютеры) - здесь как образец чего-то радикально нового. Никто не ожидал появления даже прототипов так рано.

Вообще-то с элементной базой под это экспериментируют уже с начала 2000-х, простенькие системы делают из них уже с конца нулевых (скажем первую схему для расчёта молекулы водорода с использованием алгоритма оценки фазы собрали в 2010-м). То что простенькие системы вроде поделок IBM и Google скоро можно будет сделать думаю уже с середины 2000-х мало кто сомневался (ну из тех, кто был в курсе вопроса). Тут скорее царил неоправданный оптимизм.

А вот дальше всё уперлось в принципиальную проблему - стало абсолютно очевидным, что все эти вентильные схемы без алгоритмов коррекции ошибок для  решения каких-либо практических задач не годятся от слова совсем. По математике этой коррекции ошибок сейчас сделано довольно много, но в железе это пока реализовать не удаётся. Пока не удастся перейти этот рубеж - всё это так и будет остаться игрушками. Вот когда его перейдут (или обойдут окольным путём, скажем через адиабатические квантовые вычисления, там всё немного по иному работает и проблемы там есть, но другие) - можно будет говорить о прорыве. А пока это всё не очень серьёзно.

Та же биоинформатика. 3Д печать.

Биоинформатику комментировать не буду, не моя область. А 3Д печать - вещь довольно специфическая и узаконивавшая. Да, достижение, но в список крупнейших я бы его ставить не стал. Кстати, изобретена она в 1986 году, а не сейчас. Так что в список достижений 21-го века её вообще включать не стоит. Популярность получила сравнительно недавно (в связи с общим развитием вычислительной техники), но придумана и реализована технически давно.

При застое ничего нового вообще не должно появляться.

Нет. При застое не не появляется, а появляется критически мало. Давайте сравним текущее положение с тем, что происходило в начале 20-го века.

Первые два десятилетия 20-го века - это создание теории относительности, основ квантовой механики, современной статистической физики, предсказание эффекта вынужденного излечения, фотоэффект, открытие сверхпроводимости, изобретение триода, появление авиации и тут ещё можно очень долго продолжать. А теперь перечислите аналогичные по масштабу и значению открытия и технические достижения первых 20-ти лет 21-го века. Ну хотя бы что-нибудь (за пределами биологии, там вроде бы что-то пока есть). Ну, ладно, зачтём квантовой компьютер (хотя пока в совершенно в недоделанном виде, и неизвестно когда доделают и доделают ли вообще). Что ещё? В начале 20-го века  достижения такого масштаба чуть ли не десятками шли.

[AlexAV]

Застой - это средств хватает только на поддержку статус-кво

Это скорее вопрос экономики. Чтобы понять хватает/ не хватает нужно смотреть не на науку, а на такие вещи как дефицит/профит бюджетов государств и средняя отдачей на капитал (она по всей видимости коррелирует с процентной ставкой). Если бюджеты в хроническом дефиците, а отдача на капитал падает - значит со свободными ресурсами в системе явные проблемы.

Не застой - это когда огромные средства вкладываются в ту же науку и в попытки создать новую технику (пусть и не приносящие таких же плодов как в начале 20-го века).

Очень не огромные, на самом деле наука сейчас в мире финансируется довольно скромно. Но тут важно даже не это. Дело в том, что неэффективные траты ресурсов не только не являются показателем устойчивости цивилизации, но скорее приближают её к краху. Поэтому тут нужно смотреть не на затраты, а на полезную отдачу этих затрат и её динамику со временем.

У каждой цивилизации есть некий любимый способ решения всех проблем (в нашем случае - это научно-технический прогресс). Однако каждая из них в определённый момент начинает сталкиваться с проблемой падающего возврата. Т.е. на каждой следующей итерации те же самые затраты и усилия начинают приносить всё меньшую полезную отдачу. В определённый момент достигается грань, где этот любимый способ перестаёт приносить хоть какой-то полезный результат и больше не позволяет адекватно отвечать на те или иные вызовы. И за этой точкой следует крах.

И, соответственно, применительно к нашему способу, т.е. научно-техническому прогрессу, имеет смысл поставить вопрос - растёт ли тут отдача на вложения или падает. Ну и ответ тут очевиден - конечно падает. Невооружённым глазом видно, что количество полезных инноваций от десятилетия к десятилетию падает уже как минимум 50 лет. И это на самом деле признак (с учётом особенностей нашей цивилизации) очень нехороший.

[AlexAV]

квантовых компьютеров, это технологии с очень узкой областью применения, мало где востребованные.

Вот что касается квантового компьютера - не соглашусь. Полноценный квантовый компьютер - это реальная (а не только по сути декларативная, как сейчас) возможность описывать вещество чисто на кончике пера, имея только формулу. Не хочу сказать, что современные методы квантовой химии вообще ничего не умеют, это не правда, но во многих случаях (аспекты свойства вещества, определяемого ван-дер-ваальсовым взаимодействием, адсорбция, гетерогенный катализ и т.д.) с их помощью можно предсказать что-то максимум на качественном уровне, и то если повезёт) их возможностей катастрофически недостаточны.

Нет, формально с помощью того же полного КВ можно описать всё что угодно и с любой наперёд заданной точностью, вот только классического компьютера, который такой алгоритм мог бы выполнить для сколько-нибудь сложной системы - не существует и никогда не будет существовать (там число необходимых операций масштабируемый функцией растущей быстрее экспоненты количества учитываемых спин-орбиталей). Квантовый же компьютер может решить задачу квантовой химии с той же точностью, что и точность даваемая полным КВ,  используя число операций, которое масштабируемый лишь N⁴log₂(N), где N - число учитываемых спин-орбиталей (либо используя аналогичным образом масштабируемое количество кубитов в случае адиабатического), что уже оставляет возможности для строгого описания достаточно сложных систем.

А возможность предсказывать свойства вещества на кончике пера, по формуле (для достаточно сложных систем) - это и потенциальный прорыв в материаловедение, и новые способы разделения и очистки вещества (новые селективные мембраны и ионообменные смолы), и прорыв в медицина (возможность моделировать взаимодействие лекарственного объекта с молекулой мишени), и биология (возможность предсказывать ферментативную активность молекулы белка на кончике пера, на сколько я понимаю, тут это вообще - Святой Грааль, который даёт совершенно революционные возможности).

Во всех остальных областях и аспектах применения квантовый компьютер ничего особенного не даёт (вообще тот кто думает, что квантовый компьютер - это такой же классический процессор, только очень мощный - просто не разбирается в вопросе, количество задач для которых квантовые вычисления могут дать хоть какой-то выигрыш - очень мало (алгоритм Шора, алгоритм Симона, некоторые оптимизационные задачи, общая задача квантовой механики и т.д.), а для всего остального он не нужен). Какой-то очевидной практической задачи, которая бы окупала такие сложности с организацией квантовых вычислений, за пределами квантовой химии у него по сути нет (криптография - ерунда, при появление квантового компьютера просто перейдут к способам шифрования устойчивых к взлому с помощью квантовых алгоритмов (они существуют), что полностью их обесценит здесь, для решения некоторых оптимизационных задач может быть полезен, но не так, чтобы это давало что-то принципиально новое, а больше вообще не понятно, где это всё нужно). Но возможности, которые он даёт в квантовой химии - окупают всё.

С квантовым компьютером есть только одна проблема, такая же как и с работающим термоядерным реактором - его просто нет (под нет я подразумеваю - нет масштабируемой архитектуры, потенциально позволяющей решать произвольную задачу из множества BQP, а только такая может открыть те перспективы, на которые указывалось выше). 

[AlexAV]

виртуальные испытания устройств и аппаратов?

Для задач классической механики, гидродинамики, классической электродинамики и классической кинетики (решения уравнения Больцмана и Власова, тот же PIC) - квантовый компьютер практически бесполезен. Для этих задач квантовые алгоритмы сколько-нибудь более эффективные, чем классические, неизвестны. А моделирование устройств и аппаратов - это обычно механика+сопромат+гидродинамика. Тут от квантового компьютере никакой существенной пользы не будет.

моделирование процессов?

Смотря каких. Моделировать взаимодействие молекулы лекарства с молекулой мишени - вполне (скорее, конечно, не на прямую, а в связке с классической молекулярной динамикой (на обычном классическом компьюторе), квантовый компьютер вычисляет потенциал, классический - моделирует движение частиц в нём). Моделировать обтекание крыла потоком воздуха - нет.

В моделирование физических процессов не так много задач, для которых квантовый компьютер может что-то дать (это почти полностью или задачи квантовой химии (расчёт ППЭ, вероятностей квантовых переходов между несколькими ППЭ и т.д.) или задач физики твёрдого тела (предсказание сверхпроводимости в сложных случаях вроде ВТСП, некоторые процессы в магнитных материалах, взаимодействие квазичастиц, расчёт фазовых диаграмм и зонной структуры кристаллических материалов и т.д.)). Эти задачи очень важны и их решение может позволить получать огромные практические результаты, но подавляющая часть уравнений и задач нужных для описания макроскопических систем (это прежде всего всегда гидродинамика) квантовым компьютером решаться не будет. Он просто для них малопригоден.

[AlexAV]

И каких-нибудь приближений Навье-Стокса тоже туда же - никак?

На сколько я знаю - эффективные квантовые алгоритмы (т.е. такие, которые были бы более эффективны, чем известные классические) для поиска его решений (точных или приближённых) сейчас неизвестны.

[AlexAV]

Алгоритмы решения систем линейных уравнений есть https://ru.qwe.wiki/wiki/Quantum_algorithm_for_linear_systems_of_equations

Да, но с этим алгоритмом есть пару нюансов.

Первый заключается в том, что за \( O(log(N)k^2)  \) операций мы получаем не решение уравнения, а вектор состояния \( |\vec{x} \rangle \), кодирующий решение. А его нужно ещё измерить. Причём измерение над ним можно сделать только одно. В результате в том случае, если нам нужны все компоненты  вектора  \( \vec{x} \) квантовое вычисление придётся повторить \( O(N) \) раз, что съедает весь выигрыш по сравнению с классическими алгоритмами. Выиграть тут мы можем лишь в том случае, если для решения задачи нам значение вектора \( \vec{x} \) не нужно, а нужны лишь значения набора квадратичных форм  \( \langle \vec{x}|\hat{M}_i|\vec{x} \rangle \), i = 1..K, K<<N. В этом случае квантовое вычисление нужно будет повторять лишь \( O(K) \) раз и какая-то польза будет.

Второй - проблема компиляции. Для реализации алгоритма нужно для исходной матрицы A вычислить матричную экспоненту exp(iAt), а далее осуществить декомпозицию этой матричной экспоненты к произведению матриц, где каждая матрица соответствует матрице оператора эволюции элементарного квантового вентиля. Для матрицы A общего вида эта задача является в вычислительном плане более сложной, чем задача решения уравнения Ax=b.  Т.е. формулировка задачи в форме нужной для её исполнения на квантовом компьютере (что делается на классическом компьютере) будет задачей более сложной в плане затрат машинного времени, чем решение самой задачи на том же классическом компьютере, который должен выполнять эту компиляцию. В результате смысл использовать квантовый алгоритм вообще пропадает. Задача компиляции может быть эффективно решена только если матрица A является разреженной. Т.е. максимальное количество ненулевых элементов в её строках s<<N.

Т.е. этот алгоритм может быть полезен только при выполнение двух условий.

- Нам не нужно решение линейного уравнения (т.е. оно для нас остаётся неизвестно), а нужно лишь значение нескольких квадратичных форм от этого решения (число интересующих нас значений должно быть много меньше размерности вектора решения уравнения).

- Матрица, описывающая линейное уравнение - является очень разреженной.

Если хотя бы одно из этих условий не выполняется от этого квантового алгоритма решения линейных уравнений не будет никакой пользы. А это область его возможного применения сильно сокращает. Задачи, где он может быть полезен - есть, но не думаю, что в эти ограничения можно уложить всю электродинамику.

[AlexAV]

Возьму на себя смелость перечислить:
1. Материаловедение.
2. Медицина
3. Молекулярная биология, что очень близко к п. 2.

Где-то так. Однако, согласитесь, что все пункты в этом списке весьма важны в практическом плане.

[AlexAV]

И от чего же не возможно стационарное состояние в случае конца технического прогресса?

Полностью стационарное состояние, судя по всему, вообще невозможно. Возможен режим устойчивых колебаний около стационарного уровня, когда идёт последовательная цепочка взлётов и падений локальных цивилизаций при сохранение уровня в среднем. Такой режим, конечно, возможен и без какого-либо прогресса, но скорее всего этот стационарный уровень будет лежать существенно ниже уровня современной цивилизации. Современная цивилизация попросту слишком дорогая, её потребности в ресурсах не соразмерны тем их потокам, которые имеют место в геосферах Земли, а такое состояние долго сохраняться не может.

На какие такие абстрактные вызовы мы не сможем ответить в случае конца технического прогресса?

Нашей текущей постиндустриально? Ну скажем, исчерпание не возобновляемых ресурсов, в том числе доступных запасов редких элементов. Потеря продуктивности сельхозугодий из-за потерь биогенных элементов при невозможности их восполнения. Потеря продуктивности сельхозугодий из-за потери эффективности пестицидов в следствие естественной эволюции вредителей и сорняков. Потеря продуктивности сельхозугодий в следствие распространения болезней растений в условиях преобладания монокультуры. Эпидемия нового заболевания.

Нет, человека как биологический вид всё это не уничтожит. И цивилизацию в широком смысле тоже (общество Древнего Египта или Средневековой Европы - тоже цивилизация). Но постиндустриальная цивилизация в современном виде от подобных вызовов легко может рассыпаться как карточный домик.

Волшебную палочку может и не изобретут, но стоит ли из этого раздувать неизбежный апокалипсис?

Смотря что понимать под словом апокалипсис. Совсем апокалипсиса (полного вымирания человека как биологического вида или обвала до уровня палеолита) - точно не будет, по крайней мере не в ближайшем будущем (не только по историческим меркам, но и по геологическим). А вот перспективы конкретной формы цивилизации, современной постиндустриальной, вызывает куда меньше оптимизма.

Она попросту слишком дорогая и слишком хрупкая. Её функционирование, даже на самом минимальном уровне, чтобы просто не развалиться прямо завтра, требует количества природных ресурсов совершенно несоразмерных их объёмам присутствующим в естественных геохимических циклах. Собственно одного этого достаточно, чтобы смотреть на её перспективы достаточно пессимистически. Помимо проблемы исчерпания невозобновляемых ресурсов (которая при текущей потребности в них просто не имеет никакого осмысленного решения) это обстоятельство также ведёт к необходимости сверхинтенсивной модели использования ресурсов относящихся и к возобновляемым. А такие модели часто неустойчивы. Скажем, современное сельское хозяйство с преобладанием монокультуры, внесением большого количества минеральных удобрений и широким использованием пестицидов с одной стороны требует постоянных больших инвестиций энергии и не возобновляемых ресурсов (тех же фосфорных руд), а с другой - крайне неустойчиво к биологическим факторам (распространению новых вредителей и болезней). Невозможность сохранять уровень вложений энергии и материалов, равно как и прекращение прогресса в борьбе с биологическими угрозами (ведь те же старые пестициды и другие методы будут неизбежно со временем терять эффективность в следствие эволюции самих вредителей) тут создаёт угрозу полного коллапса. Коллапс же агроценозов автоматически ведёт и к коллапсу всей цивилизации. Иная, более устойчивая модель сельского хозяйства, скорее всего возможна... но она попросту будет менее продуктивна и более трудоёмка. Она потребует иной пропорции городского и сельского населения, иной экономической модели, а как следствие - и другой цивилизации как системы общественных отношений. Собственно переход к таким моделям и будет по сути крах старой цивилизации и рождение новой.

Но неустойчивость экономической модели, вытекающей из сверхзатратности существующих механизмов функционирования цивилизации - это ещё половина проблемы. Хуже, что она ещё и очень хрупкая. Т.е. её функционирование требует очень сложной системы информационных, торговых, экономических и политических связей, охватывающих всю планету. Нарушение этих связей ведёт к немедленному параличу всей экономической деятельности и быстрому общему коллапсу системы. Проблема тут состоит в том, что поддержание этой системы связей возможно лишь при условие согласования интересов очень разнородных сообществ и групп по всей планете. Такого согласования легко добиться при избытке ресурсов, но когда их начинает не хватать - каждое сообщество и группа начинает действовать лишь в собственных локальных интересах, согласование становится невозможным и вся система связей, нужных для функционирования цивилизации рушится. Причём масштабы кризиса запускающего механизм этого разрушения экономических связей может быть сам по себе очень небольшим (однако, когда процесс запущен, он уже будет становиться самоподдерживающимся, нельзя согласовать интересы - разрушаются экономические связи - доступных ресурсов становится меньше - согласование интересов ещё более затрудняется).   

Ещё одной стороной этой же проблемы хрупкости - больший риск утраты накопленных знаний и технологий, причём больший, чем практически в любую иную эпоху в прошлом. Это связано с чрезмерной опорой на электронные носители информации и ещё более усугубляется тенденцией к централизованному её хранению (т.е. расширению использования облачных хранилищ). Электронные носители сами по себе не надёжны и имеют тенденцию к спонтанной утрате информации. Для длительного надёжного хранения информации на них нужны постоянные операции по обслуживанию, т.е. постоянных затрат. Если осуществлять эти затраты невозможно - информация будет быстро утрачена (собственно достаточно прекратить существованию всего нескольких серверов в мире - и значительная часть научной информации в электронном виде в мире будет потерянной, пока журналы выпускают и в бумажном виде - это ещё не так страшно, но при существующей тенденции полного перехода на цифру - может стать критической опасностью, существующие подходы к копирайту эту угрозу, кстати, очень усиливают). Т.е. если раньше, чтобы потерять знания библиотеку нужно было сжечь, то теперь достаточно о ней на какое-то время забыть. И это обстоятельство представляется очень большим риском, особенно учитывая общую хрупкость системы.

В свете всего этого не вижу оснований иметь какой-то оптимизм относительно будущего современной постиндустриальной цивилизации. Да, от её краха человечество не исчезнет и после неё будет какая-то другая - но именно что другая.

[AlexAV]

База исчерпается не одномоментно. Это будет медленный вялотекущий процес растянувшийся на столетия. Итогом которого будет полный переход на возобновляемые источники сырья.

Проблема в том, что без редких элементов поддержание существующего технологического уровня невозможно в принципе. Т.е. полный переход на то  что доступно - автоматически означает и переход к менее продуктивной экономике с меньшими технологическими возможностями, что автоматически потянет за собой полную трансформацию и системы социальных отношений. Это вообще-то и есть крах старой цивилизации.

А то что это происходит не мгновенно - ну так разрушение цивилизации тоже процесс не мгновенный, вот античная 300 лет рушилась. Впрочем современная, думаю, справится быстрее (но, конечно, не за один вечер тоже).

[AlexAV]

Для колебаний, нужен источник колебаний. В прошлом таким источником был климатические изменения, и  мальтузианские циклы. Современная цивилизация в принципе защищена и от того и от другого, по ряду причин.

На самом деле достаточно и внутренних социальных процессов. Кстати проблема нестационарных демографических процессов как фактор устойчивости цивилизации на нас может влиять ничуть не меньше, чем в прошлом, уже влияет (скажем, посмотрите на значение суммарного коэффициента рождаемости в "развитых" странах, те значения, которые сейчас есть, уже сами по себе гарантируют крах цивилизации куда более надёжно любого мальтузианского роста). Влияние климатических колебаний тоже никто не отменял, на нас они тоже действуют. Ну, конечно, нельзя забывать о таком факторе, как эпидемии.

И если жирок находиться на уровне 75%, то значение ресурсов в долее ВВП около 10%.

С учётом особенностей методики подсчёта ВВП сейчас сравнивать стоимость ресурсов с ВВП - не очень информативно, в этом ВВП очень большая часть - круговорот денег в компьютерах ограниченно связанный с материальным миром, что искажает оценки. Какой-то смысл имеет посмотреть на соотношение стоимости ресурсов к промышленному производству, но и там оно даже теоретически не может быть величиной около единицы. Но тут точная оценка избыточности довольно сложно, т.к. отношение стоимости ресурсов к промышленному производству соответствующее грани выживания системы само по себе требует оценки (и это граничное значение заведомо существенно больше единицы).

Реальный запас прочности можно оценить по другому. Любой рост реальных издержек в производстве переходит на конечного потребителя. Соответственно запас прочности системы определяется тем какие дополнительные издержки этот потребитель способен оплатить. Это позволяет оценить запас прочности как соотношение разницы среднего дохода населения и минимальных обязательных расходов в данном обществе, обеспечивающих уровень выше абсолютной нищеты, а также культурное и демографическое воспроизводство населения (т.е. расходов на питание, одежду, необходимый транспорт, обеспечение жилищными условиями, образование, налоги) к этим обязательным расходам (т.е. расходы должны считаться на семью с детьми). И тут никакого запаса прочности в 10 раз и близко нет. Если увеличить цены в 10 раз при фиксированных доходах - то тут не то что о воспроизводстве населения вопрос не будет стоять, а это самое население с голоду вымрет. Реальный запас прочности не превышает пары десятков процентов, причём есть подозрение, что во всех развитых странах его вообще нет, т.е. существующая система даже собственное воспроизводство прямо сейчас не обеспечивает.

Ну и в себестоимости сельхоз продукции фосфор это копейки.

Ну да. Пока есть месторождения фосфорных руд из которых их можно черпать роторных экскаватором - копейки. Вот только как только карьер с роторным эксковатором станет недоступен - это сразу же превращается в полную катастрофу.

Проблема там только с фосфором, который в принципе редким элементом не является.

Достаточно редкий, чтобы производство концентрированных фосфорных удобрений без доступных фосфорных руд стало полностью невозможно. Т.е. восстанавливать геохимический баланс поля можно и фосфором в рассеянной форме. Вот только в этом случае урожайности на современном уровне можно не ждать, она сразу обвалится в разы (этот рассеянный фосфор находится в малорастворимой форме и в этом случае его концентрация в почвенных растворах будет мала, а современна урожайность достигается только в условиях когда растения не лимитированы по любому из биогенов). Тут даже самый оптимистический вариант - означает катастрофу и вопрос только в её масштабе (наше сельское хозяйство укатывается по урожайности в 50-е или в неолит ).

Да и потенциал ГМО только начинает раскрываться.

Никакое ГМО проблемы недостатка биогенных элементов не решает. Строение ДНК ГМО растений не отличается от строения ДНК прочих и его синтез без фосфора почему-то не получается.

И потенциал жирка здесь тоже большой. Один отказ от мяса в пользу растительной пищи даст огромную экономию.

Ага, "в колбасе потребности нет". Было уже. И вообще-то как раз и закончилось социальном коллапсом. Вообще-то ситуация когда в жертву поддержанию структуры цивилизации начинают приноситься биологически обусловленные потребности составляющих её людей - это как раз типичная черта состояния общества перед его крахом.

Вот тут вообще не стоит сомневаться в том что наука не может конкурировать с вяло текущей эволюцией. Достаточно циклично использовать несколько десятков инструментов борьбы с вредителями, что бы эволюция вредителей всегда была отстающей.

Да с точностью наоборот - это наша ограниченная химическая промышленность на большой дистанции неспособна конкурировать с эволюцией. Наши возможности по созданию ядохимикатов ограниченны, а возможности живых организмов адаптироваться к ним - почти бесконечны. Количество классов инсектицидов очень невелико. И новые классы соединений открываются довольно редко (а со временем перестанут открываться совсем, это неизбежно, попросту их количество в принципе конечно). Рано или поздно появятся формы нечувствительные ко всем одновременно (для этого им, кстати, не надо становиться устойчивым ко всем ядам существующим в природе, достаточно, чтобы яды к которым они остаются чувствительны с то же эффективностью с которой убивают насекомых - убивали бы и нас, т.е. достаточно приблизить сродство к химическим агентам своих молекул-мишеней к похожим по функциям нашим, а то, скорее всего, возможно). Эволюция - механизм медленный, но чрезвычайно мощный, арсенал его возможностей шире, чем возможности нашей химической промышленности.

Тут вообще не нужно спрашивать наступит ли этот момент, а нужно спрашивать лишь когда.

Достаточно циклично использовать несколько десятков инструментов борьбы с вредителями, что бы эволюция вредителей всегда была отстающей.

Просто в определённый момент появятся формы нечувствительные одновременно ко всем.

Это к относит нас к сценарию Интерстеллара. В реальности, новые сорта появляются намного быстрей, чем старые вырождаются.

В реальности генетическое разнообразие используемых сортов сейчас сокращается (это связано с практикой закупки семян у крупных их производителей). Многие региональные сорта становятся редкими и исчезают. И это плохо кончится. Попросту при низком генетическом разнообразие легко какой-то новый фактор (скажем новая болезнь растений) может стать причиной тотального краха с/х. Легко может получиться тоже, что и с бананами в результате болезни Панамы. Вот только если это произойдёт не с бананом, а с рисом или кукурузой - это будет уже не проблемой отдельной отрасли, а общей и тотальной катастрофой.

Эти затраты не такие уж большие. Избыточность информационных носителей  на данный момент просто колоссальная.

На скольких серверах в мире хранится весь архив, скажем, Elsevier? Если несколько штук найдётся - уже хорошо, а полный маловероятно, что где-то, кроме самого Elsevier. А теперь представим, что с  Elsevier что-то случилось и её сервера вынесли на помойку или распродали на запчасти. Что будет с лежащей там информацией? Как её восстановит? И таких крупных хранилищ научной информации на планете можно пересчитать по пальцам. Если с ними что-то случится (а так-как их мало - это вполне вероятно), то значительная часть научной информации будет попросту безвозвратно потеряна. Вот как-раз с избыточностью и дублированием вот таких централизованных хранилищ информации всё очень плохо (я не о том, что там плохо осуществляют резервирование сейчас, а о том, что самих таких хранилищ мало и они могут исчезнуть просто в результате прекращения существования той организации, которая их обслуживает).

Тенденция сильно полагаться на централизованное хранение информации на крупных серверах - и есть тут самая главная проблема. А то свойство электронных носителей, что в случае прекращения их обслуживания информация оттуда быстро и безвозвратно исчезает - делает её ещё более опасной. Т.е. если книги на бумаге ещё могут сохраниться где-то на складе ненужных вещей и их кто-то когда-нибудь может от туда извлечь, то прекращение обслуживания сервера - обычно означает полную и безвозвратную потерю информации, лежавшей на нём.

Поддержку этих связей обеспечивает глобальный продукт, и пока он будет востребован связи будут поддерживаться автоматически.

Это работает пока продукта в избытке. А как начинает не хватать - тут же начинает острая конкуренция за него. В результате часть участников начинает нести большие издержки на поддержание системы, чем получает выгоды от неё, для них её развал становится меньшим злом, чем сохранение. И они превращаются в организованною оппозицию существующего порядка вещей. При этом оппозиция системы не только не склонна с кем-то договариваться, а сознательно направляет свои силы на разрушение существующего порядка. Когда силы стоящие за этой оппозицией переходят критическую грань - система рушится.

В общем, если при росте количества ресурсов стабильность поддерживать просто (все участники становятся богаче, просто одни в большей мере, а другие в меньшей). То при падение, когда все должны становиться беднее - это становится чрезвычайно сложно. Для этого системообразующие силы должны проявлять благоразумие и не быть чрезмерно жадными, на практике это почти никогда не наблюдается (при падение количества доступных ресурсов - центр обычно стремится поддерживать старый уровень, отказываясь сократить свои потребности, и таким образом обдирая периферию до нитки, для периферии становится не выгодным пребывание в такой системе вообще и она попросту начинает предпринимать усилия для её целенаправленного разрушения, центр в ответ пытается силой подавить периферию, тратя на это ограниченные ресурсы, что в итоге только увеличивает число агентов, которые борются против центра, а в итоге - полный крах).

[AlexAV]

Фосфор из канализационных осадков (да и из ила водохранилищ тоже) находится во вполне даже легкодоступной для растений форме.

Безусловно и там и там находится в биодоступном виде. В основном в лимоннорастворимой форме. Но эти формы всё равно менее доступны для растений, чем фосфор суперфосфата. И концентрацию в почвенных растворах фосфат-ионов будет давать меньше.

Но тут вот в чём момент. Гигантские урожаи на уровне 100 ц/га (кукуруза в США) достигается во многом за счёт того, что растения имеют избыток биогенов в очень легкодоступной форме и при высокой их концентрации в почвенных растворах (но это же является одним из источников высокого уровня потерь биогенов за счёт их вымывания из почвы). Если мы заменяем удобрения создающие высокую концентрацию биогенных элементов в почвенных растворах (водорастворимые) на источники дающие их в низких (фосфор в нерастворимой и лимоннорастворимой форме), то на такую урожайность уже рассчитывать не придётся. Будет что-нибудь на уровне 20 ц/га (как в в тех же США в начале 20-го века) - уже хорошо. В общем это далеко не худший вариант из возможных, и так в целом жить можно, но ухудшение по сравнению с существующей продуктивностью всё равно будет более чем существенное.

[AlexAV]

Ну а 20 ц/га 100 лет назад - это от вообще отсутствия минеральных удобрений плюс не те сорта.

20 ц/га в начале 20-го века - это США, где ударения тогда как раз применяли (тоже гуано активно импортировалось). Единственно - современных концентрированных не было. Там где вообще не применяли - было ещё хуже. Собственно поэтому я именно эту точку и обозначил - урожайность при довольно хорошей агротехнике и внесение всяких удобрений естественного происхождения, но без современных концентрированных удобрений. Вполне неплохой репер для рассматриваемого случая.

В какой бы форме фосфор не вносился в почву, довольно скоро он там будет в гидро- или дигидрофоме в зависимости от кислотности почвы.

Для водонерастворимых форм кинетика растворения влияет довольно сильно (а все эти осадки содержат фосфор в водонерастворимой форме).

[AlexAV]

Ну а те что в неорганическом - в виде гидрофосфата CaHPO4. Который хоть и довольно мало, но таки растворим. Особенно в присутствии буфера (значительного количества гумуса).

В озерных осадках - в основном в виде вивианита, в условиях слабокислой реакции воды (типичной для пресноводных водоёмов) осажденный фосфор в конечном счёте переходит именно в эту форму. А фосфат железа как раз растворяется ну очень не охотно, вообще соединение довольно устойчивое (в конце-концов растворится в почве, никуда не денется, но происходит это отнюдь не быстро).

В канализационном стоке - форма зависит от времени выдержки. В том, что течёт в канализационной трубе - в органической. На полях орошения - уже большая часть нейтрализуется и в осадках сначала будут преобладать фосфаты кальция, которые по мере выдержки будут переходить в фосфаты железа.

PS Суперфосфат, внесенный в нейтральную, а тем более щелочную почву, крайне быстро после растворении в почве превращайте в тот же простой гидрофосфат кальция. Это же очень быстрая реакция.

Гидрофосфат кальция всё же растворяется куда лучше фосфата железа (типичное конечное состояние в котором фосфор аккумулируется во всех этих всевозможных осадках, формирующихся в слабокислой среде). Ну и кроме того, значительная часть почв имеет кислую реакцию, где это осаждение идёт не так интенсивно.

[AlexAV]

Откуда в воде, даже озерной, не говорю уже про канализацию, может взяться столько железа, чтобы связать весь фосфор?

В грунтах любого озера всегда присутствует лимонит, являющийся обычным минералом глин. Он и служит источником железа (чаще через промежуточную стадию биохимического восстановления до хорошо растворимой двухвалентной формы железа в анаэробных слоях донного грунта в результате жизнедеятельности железовосстанавливающих бактерий). Т.е. на первом этапе выпадают фосфаты кальция, которые затем постепенно замещаются фосфатами железа, как менее растворимыми. Процесс это не быстрый, но слой ила не за один день формируется. Ну а запасы лимонита в грунтах озёр достаточны для связывания практически любого количества фосфора. Железо вообще элемент распространённый.

[AlexAV]

Это характерно только для болот.

Для донных отложений озёр и водохранилищ - тоже. Там так же в грунте присутствует анаэробная зона, где протекают процессы весьма похожие на болотные. В минеральном составе озёрных сапропелей  вивианит совершенно точно является доминирующей минеральной формой фосфора.

[AlexAV]

алекс ты явно не вкурсах ...на десятках или на сотнях... я знаю только с десяток... гугглить по словосочетаниям library genesis или sci-hub...

Ну про sci-hub и library genesis - я знаю, без этих замечательных проектов жизнь в науке была бы куда менее комфортная.  Там есть почти всё, но всё же не всё, некоторые работы найти всё же через них не удаётся.

Но сути это не меняет. Все равно количество таких архивов по пальцам пересчитать можно.

[AlexAV]

А разве все серьезные научные работы не обязаны выпускаться еще и на бумажном носителе,как законопроекты?

Нет, не обязаны. Пока в основном выпускаются, но никаких законодательных ограничений тут нет. Чисто электронные издания сейчас приравнены c формальной точки зрения к тем, которые печатают ещё и на бумаге.