„TECHNOLOGIJŲ SPINDESYS IR GRIMASOS“ − dvidešimt devintoji

ALGIRDAS VACLOVAS VALIULIS

Lietuvos mokslų akademijos iniciatyva leidžiamos

mokslo populiarinimo serijos MOKSLAS VISIEMS knyga.

Knygos autorius prof. habil. dr. ALGIRDAS VACLOVAS VALIULIS –

TECHNOLOGIJŲ

mechanikos inžinierius, medžiagotyrininkas, Lietuvos mokslų

akademijos narys emeritas, Vilniaus Gedimino technikos

universiteto (VILNIUS TECH) profesorius emeritas.

ASOS

SPINDESYS

Žmonės nuo pat seniausiųjų laikų, kai atsirado Homo sapiens,

sukūrė begalę įrankių, medžiagų ir technologijų. Knyga skirta

pažvelgti į sukurtų technologijų atnešamą gėrį ir į jų tamsiąją,

RIM

dažnai nematomą pusę. Daugelyje visuomenių technologijos

R G

IR GRIMASOS

padėjo ar padeda gerinti ekonomikos būklę, tačiau nemažai

technologinių procesų didina aplinkos taršą, eikvoja gamtinius

LIULIS

išteklius, daro didelę žalą gamtai ir dažnai kenkia pačiam kūrėjui.

Gilinantis į technologijų raidą galima įžvelgti daug dvilypumų,

S VA

nes kylančios technologijos spindesys dažnai juos užgožia ar

NDESYS I

jų nesureikšmina. Ši knyga, anaiptol, neskirta kokioms nors

PI

studijoms, o aprašomų technologijų pasirinktis daugiausia

susijusi su jų globaliu poveikiu visuomenei ir aplinkai. Knyga gali

CLOVA

būti naudinga įvairių socialinių grupių žmonėms, besidomintiems

technologijų kūrimu ir norintiems matyti ne tik technologijų

spindesį, bet ir jų keliamas grėsmes.

ALGIRDAS VA

TECHNOLOGIJŲ S

TECHNOLOGIJŲ

SPINDESYS

IR GRIMASOS

ALGIRDAS VACLOVAS VALIULIS

VILNIUS | 2023

Knygų serija „Mokslas visiems“ yra leidžiama įgyvendinant Lietuvos mokslų akademijos kartu su partneriais vykdomą projektą „Nacionalinės mokslo populiarinimo priemonių sistemos sukūrimas ir įgyvendinimas“, kuris yra finansuojamas Europos socialinio fondo lėšomis.

TEISĖS GINAMOS. Šį leidinį draudžiama atkurti bet kokia forma ar būdu, viešai skelbti, įskaitant padarymą viešai prieinamą kompiuterių tinklais (internete), išleisti ir versti, platinti jo originalą ar kopijas parduodant, nuomojant, teikiant panaudai ar kitaip perduodant nuosavybėn. Draudžiama šį kūrinį, esantį bibliotekose, mokymo įstaigose, muziejuose arba archyvuose, mokslinių tyrimų ar asmeninių studijų tikslais atkurti, viešai skelbti ar padaryti viešai prieinamą kompiuterių tinklais tam skirtuose terminaluose tų įstaigų patalpose.

Leidinio bibliografinė informacija pateikiama Lietuvos nacionalinės Martyno Mažvydo

bibliotekos Nacionalinės bibliografijos duomenų banke (NBDB)

ISSN 2351-5368

ISBN 978-9986-08-096-1

© Lietuvos mokslų akademija, 2023

Turinys

Įvadas 9

1 SKYRIUS. ANKSTYVOSIOS TECHNOLOGIJOS 13

Šaudymo lanko įsiveržimas 15 | Adatos

svarba 17 | Senųjų technologijų tyrimo metodai 20

2 SKYRIUS. BRANDUOLINĖ AUŠRA 23

2.1. Energijos gamyba branduolinėse jėgainėse 26

2.2. Branduolių sąlajos reaktoriai 31

2.3. Radionuklidai medicinoje 35

2.4. Branduolinės katastrofos 37

2.5. Branduoliniai ginklai 43

2.6. Branduoliniai laivai 46

Lėktuvnešiai ir kovos laivai 48 | Civiliniai branduoliniai

laivai 49 | Ledlaužiai 50 | Branduoliniai povandeniniai laivai 53

3 SKYRIUS. CHEMIJOS PROVERŽIS 57

3.1. Polimerų antplūdis 57

3.2. Tekstilė 67

3.3. Tekstilės istorinės raidos kelias 69

3.4. Tekstilės ir aprangos simbiozė bei evoliucija 72

3.5. Tekstilės žaliavos 77

3.6. Pesticidai 79

3.7. Insekticido DDT (dichloro-difenil-trichloroetano) skrydis 83

3.8. Nuodingosios dujos ir toksinės medžiagos 90

3.9. Biologinis ginklas 93

4 SKYRIUS. GENETIŠKAI MODIFIKUOTI ORGANIZMAI 99

4.1. Genetinio modifikavimo technologijos 99

4.2. Modifikuoti augalai 102

4.3. Genetinio modifikavimo pavojai 105

4.4. Dirbtinė mėsa 108

Bioreaktoriai 115 | Karkasai 117

5 SKYRIUS. ELEKTRONIKOS APSUPTIS 121

5.1. Autonominiai robotai 121

5.2. Dronų spiečiai 131

Spiečių proveržis ir kovos su jais galimybės 140 | Dronų spiečių

poveikis konvencinei karybai 145 | Kovos su spiečiais priemonės 146

5.3. Išmaniosios dulkės 158

Išmaniųjų dulkių pritaikymas 160 | Išmaniųjų

dulkių pavojus ir rizikos 164

5.4. Mobiliojo telefono istorija 165

Teigiamas ir neigiamas mobiliųjų telefonų poveikis 168

5.5. Išmanieji būstai 172

5.6. Veido atpažinimas 177

5.7. Virtualioji (dirbtinė) tikrovė 185

Galimas virtualiosios tikrovės taikymas 187

5.8. Savavaldės transporto priemonės 192

6

5.9. Klastotės 199

5.10. Daiktų internetas 204

5.11. Trimatis (3D) spausdinimas 210

5.12. Saulės energetika 220

Plūduriuojanti saulės energetika 229

Vietoj epilogo 232

Literatūra 251

7

ĮVADAS

Gamta žmogui nesuteikė natūralios apsaugos, tokios kaip pūkai, plunks-

nos ar kailis, arba kokios nors kriauklės, tinkančios apsisaugoti nuo oro ir

kitų negandų. Stipriais nasrais taip pat neapdovanojo. Tūkstančius metų

žmonėms išgyventi nuolat reikėjo maisto, aprangos ir būsto. Nuo pat pradžių

žmogus egzistavo priešiškoje aplinkoje ir turėjo pasitelkti savo protą kovoje

dėl išgyvenimo. Iš supančios gamtos medžiagų žmogus sukūrė pirmuosius

paprastus įrankius – titnaginius grandiklius, akmeninius strėlių antgalius,

peilius, ietis, išmoko siūti odinius ir kailinius drabužius, palapines, iš akmenų,

kaulų ar kriauklelių daryti papuošalus. Technologija keitė žmonių visuomenę

ir jos gyvenamąją aplinką. Kaupiantis žinioms išsirutuliojo metalo apdir-

bimas, statyba, anglių ir rūdų kasyba, buvo sukurtas garo variklis, įvairios

staklės, vidaus degimo variklis, elektros mašinos, šiuolaikinis transportas,

chemijos pramonė ir kt. Sukurtos technologijos labai padidino žmogaus

gebą prisitaikyti prie atšiaurios ar priešiškos aplinkos. Daugelio technologijų

pradžia skendi istoriniame rūke, nes jos pradėtos taikyti dar priešistoriniais

laikais. Skaitytojas knygoje, iliustruotoje nuotraukomis ir schemomis, ras

kiek supriešinamą kai kurių technologijų raidos paveikslą.

Technologijų įvairovė yra milžiniška, nes bet kokia tikslinga praktinė

veikla gali būti vadinama technologija: sveikos gyvensenos technologija, vais-

tinio preparato gamybos technologija, bendravimo technologija, bandelių

kepimo technologija – ir taip galima vardyti be pabaigos. Skirtumai tarp

mokslo, inžinerijos ir technologijų ne visada aiškūs. Mokslas – objektyvios

žinios apie gamtą ir visuomenę, gaunamos teoriškai ir empiriškai tiriant

tikrovę. Jis padeda prognozuoti ateitį bei pritaikyti gautas žinias techno-

logijose. Kitaip tariant, mokslinė tiriamoji veikla, naudodama mokslinius

metodus, nežinomą ir nesuprantamą veiklą transformuoja į tai, kas yra

suprantama ir akivaizdu. Inžinerija – tai į tikslą orientuota veiklos sritis, prak-

tiškai pritaikanti fizikos, chemijos, matematikos, medžiagų mokslo, biolo-

gijos, ekonomikos ir kitas žinias įvairiose gyvenimo srityse – projektuojant

9

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

ir kuriant statinius, kelius, kanalus, ryšio linijas, įrenginius, technologines

sistemas ir procesus. Technologija – žmogaus sukurtų tikslingos veiklos

produktų ir procesų visuma. Iš esmės technologija reiškia žinių visumą,

kuria remiantis galima tikslinga praktinė veikla, transformuojanti turimus

išteklius į reikiamus produktus, procesus ar paslaugas. Kur pažvelgsi, aplink

mus visur technologijos, nes viskas, kas egzistuoja, gali būti klasifikuojama

kaip gamtos ar žmogaus darbai. Technologijos veikia visuomenę įvairiais

būdais. Daugelyje visuomenių technologijos padėjo ar padeda gerinti

ekonomikos būklę, tačiau daug technologinių procesų didina aplinkos taršą,

eikvoja gamtinius išteklius ir daro didelę žalą gamtai. Per pastaruosius keletą

dešimtmečių mokslinės žinios kuriamos daug greičiau negu bet kuriuo kitu

istorijos laikotarpiu. Atsirado daug naujų mokslo krypčių, tokių kaip dirbti-

nis intelektas, didelių duomenų masyvų apdorojimas, implantuojamos siste-

mos, robotika, nanotechnologijos ir kvantiniai skaičiavimai. Pasaulyje daug

diskutuojama dėl esamo ir būsimo technologijų naudojimo ir dažnai nesuta-

riama, ar technologijos gerina žmogų supančios biosferos būklę ar ją blogina

(McClellan, J. E.; Dorn, H., 2006). Deja, nesame istorijos stebėtojai iš šalies,

mes – šio greitai judančio progreso traukinio keleiviai, stebintys aplinką iš

vidaus. Šiuo metu visuomenėje vis geriau suvokiama, kad technologijos iš

dalies yra kaltos dėl didžiausių žmonijai iškilusių aplinkosaugos problemų,

aplinkos degradacijos, gamtinių žaliavų stygiaus, kylančio socialinio nesta-

bilumo ar konfliktų. Technologijos tapo savo sėkmės aukomis. Kita vertus,

toks fatališkas vertinimas ne visai tikslus. Technologijas kuria žmogus, tad

jis gali vengti individui, visuomenei ar gamtai žalingų sprendimų. Pasaulyje

vykdoma daug tyrimų, pridengtų slaptumo skraiste. Sunku suvokti tų moks-

lininkų paskatas, nes jie žino, kad jų kuriama technologija ar priemonė gali

būti mirtinai pavojinga daugybei žmonių ar net visai žmonijai. Taigi, ir jiems

patiems taip pat. Įvairių pavojų žmogui ir gamtai gali kilti dėl natūralių ir

technologinių priežasčių. Išskiriamos šios priežastys: 1) natūralios; 2) tech-

nologinių procesų gedimai arba netinkamas jų naudojimas; 3) netinkamas

technologijos (medicinos, biologijos ar kt.) taikymas. Technologinių pavojų

kyla dėl technologinių ar pramoninių sąlygų sudėtingumo, pavojingų proce-

dūrų, infrastruktūros gedimų ar žmogaus veiklos. Technologinių pavojų

pavyzdžiai yra pramoninė tarša, branduolinė spinduliuotė, toksiškos atliekos,

10

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

užtvankų gedimai, transporto avarijos, gamyklų sprogimai ar gaisrai, chemi-

nių medžiagų išsiliejimas.

Cheminiai, biologiniai, radiologiniai ir branduoliniai pavojai priskiriami

prie daugiapusių technologinių pavojų. Cheminės grėsmės ar nelaimės – tai

netikėtas medžiagos, kuri gali būti kenksminga žmonėms, gyvūnams ar

aplinkai, išsiskyrimas ar pasklidimas. Jos gali įvykti dėl technologinių avarijų,

gamtos katastrofų, karinių konfliktų ar terorizmo. Branduolinės grėsmės – tai pavojai, susiję su atsitiktiniu arba tyčiniu potencialiai kenksmingų radioaktyviųjų medžiagų išmetimu, pavyzdžiui, iš atominių elektrinių, mokslinių

tyrimų reaktorių ar panaudojus branduolinį ginklą. Radiologinės grėsmės – tai pavojai, susiję su kitais spinduliuotės šaltiniais, pavyzdžiui, radiografijos

aparatais, pramonėje naudojamomis radioaktyviosiomis medžiagomis,

pamestomis ar pavogtomis radioaktyviosiomis medžiagomis. Biologinės grėsmės – tai biologinių medžiagų, keliančių grėsmę žmonėms ir kitoms gyvoms būtybėms, pasklidimas, žmonių ir gyvūnų infekcinių ligų protrūkiai, įvairios

epidemijos ir užkrėtimai. Užteršimas gali atsirasti dėl natūralaus (gamtinio)

sukėlėjo poveikio, atsitiktinio mikroorganizmų prasiveržimo, pavyzdžiui,

iš tyrimų laboratorijos, arba dėl tyčinių veiksmų. Prie ekstremalių grėsmių

kėlėjų priskiriami biocidai (cheminiai ar biologiniai mišiniai, skirti kenks-

mingiems organizmams, tokiems kaip virusai, bakterijos, pelėsiai, vabzdžiai,

graužikai, paukščiai, plėšrūnai, kontroliuoti), patvarūs teratogenai (urano ir

anglies kasyba, gumos gamyba), atsitiktinės katastrofos (suskystintųjų gamti-

nių dujų sprogimai, komercinės aviacijos katastrofos), pasaulinės grėsmės dėl

pasklidusių medžiagų (CO , metano išsiskyrimas, ozono sluoksnio ardymas).

2

Dažnai žmonėms pavojų kelia kitų žmonių neapdairumas ar neatsakingas

elgesys – riedlentės, dviračiai, automobilių avarijos, neatsakingas vaistų (aspi-

rino, sacharino ir kt.) vartojimas. Kai kurios grėsmės yra lokalios arba vienpu-

sės, kai kurios – daugiapusės. Daugiapuses grėsmes kelia branduolinis karas

(radiacija), rekombinantinės DNR (genetinės medžiagos pasikeitimas tarp

dviejų DNR molekulių) naudojimas, pesticidai.

Technologijos – jau tūkstančius metų neatsiejamas žmonijos palydovas.

Kai prieš 74 tūkst. metų dabartinės Indonezijos teritorijoje išsiveržė Tobos

ugnikalnis, sukėlęs ilgalaikį klimato atšalimą, arba vadinamąją vulkaninę

žiemą, planetoje humanoidų skaičius susitraukė iki 10 000, kitaip tariant,

11

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

priartėjo prie išnykimo ribos. XXI a. viduryje žmonija išaugs iki beveik

dešimties milijardų gyventojų. Didelė dalis žmonių vis dar gyvena nepri-

tekliuje ir skurde, kartais net didesniame negu akmens amžiuje. Vis dėlto,

technologijos lemia, kad didesnė dalis žmonių daug geriau maitinasi, turi

geresnį būstą, gali daugiau pramogauti, yra geriau apsaugoti nuo ligų ir labiau

tikėtina, kad senatvėje gyvens daug geriau, negu gyveno jų protėviai.

Senovės Romos mitologijoje dievas Janus vaizduojamas su dviem

veidais – jauno ir seno, kurie žvelgia į priešingas puses (į ateitį ir atitinkamai

į praeitį). Kasdienėje šiuolaikinėje kalboje tai frazeologinė išraiška, kurią

dėl kokių nors priežasčių įprasta taikyti nenuoširdžiam, veidmainiškam

žmogui, reiškiniui ar pasiekimui. Gilinantis į technologijų raidą taip pat

galima įžvelgti daug dvilypumų, nes kylančios technologijos spindesys dažnai

juos užgožia ar jų nesureikšmina.

Ši knyga, anaiptol, neskirta kokioms nors studijoms. Ji tik supažindins

skaitytoją su supančia aplinka, jos teigiamomis ir neigiamomis ar net žalin-

gomis briaunomis, o aprašomų technologijų pasirinktis daugiausia susijusi su

jų globaliu poveikiu visuomenei ir aplinkai.

12

1 SKYRIUS

ANKSTYVOSIOS

TECHNOLOGIJOS

Ankstyvieji įrankiai ir technologijos padėjo žmonėms sukurti priemones, iškė-

lusias juos į konkurencijos su visomis kitomis gyvomis būtybėmis dėl išgyve-

nimo viršų (Pacey, A., 1991). Jau prieš 2,6–1,5 mln. metų greta beždžionių

gyveno ir pirmieji žmonės. Dabartinės šimpanzės ar kiti primatai per milijonus

metų, technologiniu požiūriu, nepažengė į priekį. Ir šiandien, kaip ir prieš kelis

milijonus metų, skaldo akmenimis riešutus, virbais krapšto termitus, iš plačia-

lapių augalų pasidaro skėčius ar naudojasi lazda, norėdami pasiekti aukštai

kabantį vaisių. Proto evoliucijos požiūriu, jie įstrigo savo primityvioje nišoje.

Sudėtingesni įrankiai atsirado prieš 2,6 mln. metų, nors mokslininkai mano,

kad hominidai įrankiais naudojosi gerokai seniau. Šie primityvūs aštriabriau-

niai akmens įrankiai buvo gaunami daužant akmenis vienas į kitą. Senajame

akmens amžiuje (paleolite) iš pradžių akmens skaldymu ir gludinimu buvo

tobulinama dirbinio forma (gremžtukas, grandukas, rėžtukas ir kt.), vėliau

daryti kompoziciniai darbo įrankiai – raginis žeberklas su titnaginiais ašme-

nėliais, ietis, strėlė, kirvis ir kiti. Vienas seniausių įrankių yra rankinis kirvis. Šis įrankis atskyrė žmones nuo beždžionių. Rankinis kirvis buvo aštriabriaunis,

netašytas ir neglūdintas akmens gabalas, gautas sąmoningai daužant akmenis.

Manoma, kad kirvis buvo ir pjovimo, smulkinimo ar kasimo įrankis, taip pat

galėjo turėti ritualinę paskirtį. 1995 m. Slovėnijos urvuose (Divje Babe urve)

aptiktas seniausias pasaulyje muzikos instrumentas. Tai 60 000 metų senumo

neandertaliečių fleita. Ji pagaminta iš jauno urvinio lokio kairiojo šlaunikaulio

ir turi keturias pradurtas skylutes. Artefaktas buvo rastas paleolitinio žemės

sluoksnio viduryje, šalia neandertaliečių židinio liekanų, akmeninių ir kaulinių

įrankių. Išsamūs tyrimai patvirtino, kad skylės kaule buvo padarytos rankomis.

Šis atradimas patvirtina, kad jau neandertaliečiai buvo dvasiškai išsivysčiusios

būtybės, pasižymėjusios rafinuota menine išraiška (1.1 pav.).

13

A N K S T Y VOSIOS T ECH NOLOGI JOS

1.1 pav. 60 000 metų senumo

neandertaliečių fleita (Divje Babe flute

(Late Pleistocene flute).jpg. CC BY-SA 4.0)

Archeologų nuomone, ietis atsirado prieš 400 tūkst. metų. Šis įrankis

tikriausiai buvo vienas seniausių technologinių pasiekimų, nes jį sugeba pasi-

gaminti net kai kurios primatų rūšys. Senovinės medžioklinės ietys (akstys)

buvo lengvos – sverdavo apie 0,3 kg, jų ilgis siekdavo iki maždaug 2 metrų

(1.2 pav., a).

a

b

1.2 pav. a – akstis su akmeniniu antgaliu ir akmeninis peilis (Spear and

knife (Mesa Verde National Park)-transparent.png. Viešo naudojimo);

b – skitų lankininkai (Scythians shooting with bows Kertch antique

Panticapeum Ukrainian 4th century BCE.jpg. CC BY-SA 3.0)

14

A N K S T Y VOSIOS T ECH NOLOGI JOS

Pirmuosius peilius prieš daugiau nei 2 mln. metų naudojo dabar jau

išnykusi Homo erectus žmonių rūšis. Vis dėlto, akmeniniai peiliai pasirodė

maždaug akmens amžiaus viduryje, t. y. prieš 200–500 tūkst. metų. Peiliu

galima laikyti ir akmens nuoskilą, kurios ilgis – apie du kartus didesnis

už plotį, su dviem plokščiais lygiagrečiais šonais ir dviem pjaunančiomis

briaunomis.

Svaidyklė atsirado maždaug prieš 64 000 metų. Iš diržo ar virvės pada-

rytos svaidyklės viename gale yra kilpa, į kurią įkišama ranka, kitas svai-

dyklės galas laikomas tos pačios rankos pirštais; per vidurį yra platesnė

dalis (įdubęs odos lopas, pinta įduba ar pan.), į kurią dedamas svaidyklės

„sviedinys“ (pavyzdžiui, akmuo). Svaidyklė įsukama virš galvos vis didinant

sukimo greitį ir, paleidus svaidyklės galą be kilpos, akmuo išsviedžiamas.

Svaidymui parinkdavo kuo taisyklingesnės formos apvalų iki 200 g sveriantį

akmenį. Sviestas akmuo lėkdavo iki 90 m, bet taiklumas dažnai būdavo

prastas, nes nusitaikyti svaidykle neįmanoma, taikliam šūviui reikėdavo

didelės patirties.

Šaudymo lanko įsiveržimas

Lankas ir strėlės, kaip ir svaidyklės, pasirodė viduriniojo ir vėlyvojo paleolito sandūroje maždaug prieš 64 000 metų (1.2 pav., b). Lankas palengvino

medžioklę, taip pat juo buvo galima įveikti priešininką iš gerokai didesnio

nuotolio, negu naudojant ietį ar svaidyklę. Daugeliu atžvilgių už svaidyklę

pranašesnis lankas buvo naudojamas tūkstančius metų kaip vyraujantis

nuotolinis ginklas, kol prieš tris šimtus metų pasirodė šaunamieji ginklai.

Kiekviena nauja technologija pasižymi didesnėmis ar mažesnėmis sąnaudo-

mis ir teikiama nauda, nes naujos technologijos pritaikymo lygis priklauso

nuo užduočių, kurioms ji gali būti naudojama ir kurioms ji geriausiai tinka,

skaičiaus ir įvairovės. Šiuolaikiniu požiūriu, lanko ir strėlės technologija

neabejotinai yra šuolis į priekį, palyginti su ieties metimo technologija

(Lombard, M.; Phillipson, L., 2010). Paprasta ietis naudojama grobiui

smeigti, o ietisvaidė dar turi atskirą kaulo, medžio arba dramblio kaulo

gabalą, kuris veikia kaip svirtis, didinanti metimo galią ir greitį (1.3 pav.).

15

A N K S T Y VOSIOS T ECH NOLOGI JOS

1.3 pav. Svaidomos ieties metimas (Nativo do Novo Mundo

lançando flecha com o propulsor ou estólica.jpg. CC BY 3.0)

Lankų ir strėlių technologija turi nemažai technologinių pranašumų,

palyginti su duriamomis ar svaidomomis ietimis. Strėlės yra ilgesnio nuotolio

ginklai, o lankininkui reikia mažiau vietos. Norėdamas sėkmingai paleisti

svaidomą ietį, medžiotojas turi stovėti didelėje atviroje erdvėje ir būna gerai

matomas grobio. Lankininkas gali pasislėpti už krūmų ir šaudyti atsiklaupęs.

Be to, medžiotojas turi tik vieną ietį, o lankininkas gali paleisti daug strėlių.

Naujų technologijų taikymas gali labai paveikti socialinę elgseną.

Medžioklė ietimis gali būti sėkminga, jei ją vykdo didelė žmonių grupė,

pavyzdžiui, nemaža šeima ar gentis. Priešingai, medžioti lanku ir strėlėmis

gali vienas ar du individai (1.4 pav.) (Lombard, M.; Haidle, M. N., 2012).

1.4 pav. Lankas, pavaizduotas Pietų

Afrikos bušmenų uolų mene

(Hirst, K. K., 2019)

16

A N K S T Y VOSIOS T ECH NOLOGI JOS

Adatos svarba

Net ir toks nedidelis dalykas kaip rankinio siuvimo adata suvaidino svarbų

vaidmenį žmonijos istorijoje. Dešimtis tūkstančių metų žvėrių kailių apsiaus-

tai ir paprasti siūti drabužiai žmonėms padėjo atlaikyti rūsčias ledynmečio

žiemas. Naudojantis adata buvo galima pasiūti drabužį konkrečiam žmogui,

be to, panaudoti kelių skirtingų žvėrių kailius. Manoma, kad žmogus pradėjo

rengtis paleolito laikais – maždaug prieš 100 000–500 000 metų. Nuo XX a.

aštuntojo dešimtmečio mokslininkai tyrinėjo Sibiro urvus Altajaus krašte,

Rusijoje (1.5 pav.). Denisovo urve dažniausiai vyrauja nulinė temperatūra,

todėl mokslininkai rado daug gerai išsilaikiusių ankstyvojo žmogaus fosi-

lijų ir artefaktų. Vienas labiausiai stebinančių atradimų šioje primityvioje

aplinkoje buvo iš mažo paukščio kaulo pagaminta siuvimo adata. Dar viena

staigmena buvo tai, kad adatoje buvo tobulai suformuota akutė.

Linų siūlais siūti įvairios paskirties drabužiai iš kailių, odos ar net lapų

padėdavo išlaikyti kūno vikrumą ir šilumą keliaujant ar medžiojant. Iš pradžių

siuvimo adatos buvo daromos iš kaulo ar medžio. Archeologiniai tyrinėjimai

rodo, kad adatos naudojamos jau tūkstančius metų. Rastos akmens amžiaus

kaulinės adatos. Seniausia patvirtinta adata aptikta Prancūzijoje, jos amžius

datuojamas 19–15 tūkst. m. pr. m. e.

1.5 pav. Denisovo urvas Altajaus krašte (https://

earlychurchhistory.org/fashion/very-ancient-sewing-needles/) 17

A N K S T Y VOSIOS T ECH NOLOGI JOS

1.6 pav. 2500 m. pr. m. e. pagamintos

bronzinės adatos

(https://earlychurchhistory.org/

fashion/very-ancient-sewing-needles/)

Iš vario, sidabro ir bronzos pagamintos adatos buvo naudojamos senovės

Egipte (1.6 pav.). Seniausia žinoma geležinė adata šiuo metu yra Vokietijoje ir

datuojama III a. pr. m. e. Amerikos indėnai adatas gamindavo iš agavos lapų.

Europiečiai adatos gamybos technologiją įsisavino iš arabų adatų gamintojų.

Ši technologija XVII a. pasiekė Angliją. Rankų darbo adatos buvo naudoja-

mos iki pramoninio amžiaus pradžios (Arafat, Y., 2018).

Siuvimas – tai tekstilės ar kailių detalių sujungimas tarpusavyje. Taip

gaminami įvairūs dirbiniai: drabužiai, namų apyvokos reikmenys ir pan. Siūlai

yra iš dviejų ar daugiau skaidulų glaudžiai susukta gija. Priklausomai nuo

šalies ir laikmečio siūlams gaminti buvo naudojama skirtinga žaliava – auga-

linės (linas, medvilnė, kanapė, sizalis, agava, abaka, juka ir kt.) ir gyvūninės

kilmės pluoštai (gyvūnų sausgyslės, avių, ožkų, kupranugarių, lamų, jakų

ir kitų gyvūnų vilna). Šilko siūlas taip pat yra gyvūninės kilmės produktas.

Šilką (kitaip tariant, siūlu virstančią tam tikrą baltyminę medžiagą) gamina

šilkmedžių vikšrai, kurie aplink save susisuka kokoną. Vieną kokoną sudaro

vientisas vidutiniškai 3 000 m ilgio siūlas. Pastaruoju metu plačiai naudojami

dirbtiniai (sintetiniai) pluoštai ir sintetiniai nailono ir poliesterio siūlai.

Yla – tai adata su rankena, skirta skylėms pradurti (ar praplatinti)

tankiose, kietose medžiagose (pvz., batų odoje). Ylos amžius prilygsta adatos

amžiui. Paleolito laikų ylos buvo daromos iš kaulo ar kieto medžio. Į odoje

18

A N K S T Y VOSIOS T ECH NOLOGI JOS

pradurtas skylutes įvėrus sausgysles ar kitą pluoštą buvo siuvami drabužiai,

odinės palapinės, būstų danga. Pradėjus naudoti metalą, ji buvo daroma iš bron-

zos, geležies ar plieno. Ties rankena yla storesnė, o link galo smailėja, gali būti

tiesi ar šiek tiek lenkta. Siuvimo ylų smaigalyje gali būti skylutė siūlui įverti.

Tokiomis ylomis ne tik praduriamos skylės, bet ir siuvama (daromi dygsniai).

Kada išmokta naudotis ugnimi ir ją kontroliuoti, tikslių žinių nėra.

Dauguma archeologijos ekspertų mano, kad žmogus įvaldė ugnį mažiausia

prieš 400 tūkst. metų, nors kai kurie duomenys rodo, kad pradžia galėjo būti

prieš 1,5 mln. metų.

Per ilgą ankstyvųjų žmonių raidą sukurtas ir naudotas technologijas

tikslingiausia įvardyti kaip „konservatyvias“. Inovacijos buvo vienetinės ir

dažnai jas skyrė tūkstantmečiai. Ankstyvųjų akmens įrankių kūrimas yra

tokios raidos pavyzdys. Antropologai mano, kad šią raidą galėjo lemti biolo-

giniai veiksniai, pavyzdžiui, žmogaus smegenų išsivystymas. Viena pirmųjų

žmogaus inovacijų buvo akmens įrankių gamyba. Pirmieji archeologų atpa-

žįstami kaip savadarbiai įrankiai pasirodė prieš maždaug 2,25 mln. metų.

Seniausi (naudoti prieš 2–2,25 mln. metų) akmeniniai įrankiai rasti Afrikos

vietovėse palei pleistoceno laikais buvusius ežerus ar upelius. Žinių apie

darbus, kurie gali būti laikomi ankstyvųjų inžinerijos darbų pavyzdžiais,

suteikia archeologija (1.1 lentelė).

1.1 lentelė. Ankstyviausieji žmonijos technologinės raidos požymiai

Technologinė priemonė

Naudojimo pradžia, metai

Mechaniniai įrankiai,

prieš 30 000 m.

tokie kaip lankas ir svaidoma ietis

Smeigiamųjų ir kertamųjų

prieš 50 000–100 000 m.

įrankių atsiradimas

Kontroliuojamos ugnies naudojimo pėdsakai

prieš 300 000–500 000 m.

Seniausi žinomi akmeniniai

prieš 2–2,25 mln. m.

gaminiai (akmeniniai įrankiai)

Seniausi žinomi ryškūs dvikojo

prieš 3–4 mln. m.

vaikščiojimo požymiai

19

A N K S T Y VOSIOS T ECH NOLOGI JOS

Per visą pleistoceno epochą, kuri iki holoceno tęsėsi maždaug tris milijo-

nus metų, žmogaus veiklos pokyčių variklis buvo klimato kaita. Diskutuojant

apie pirmykščius žmones svarbu suprasti priežastis, kodėl žmonijos tech-

nologinė raida buvo tokia lėta. Žmonės nuolat sprendė kilusias problemas,

siekė patenkinti savo poreikius. Tų žmonių įrankiai ir technologijos buvo

labai paprastos. Net ir eiliniai įrankiai, tokie kaip rankinio siuvimo adata,

ankstyvoje žmonių istorijoje suvaidino didžiulį vaidmenį. Turėdamas apdarą

pirmykštis žmogus galėjo iš gamtinių urvų išeiti į atviras erdves ir sekti gyvūnų

bandas. Pasiūti drabužiai ir palapinės žiemą saugojo žmones nuo sniego ir

atšiaurių vėjų, jie galėjo išgyventi subarktiniuose regionuose. Seniausių kauli-

nių adatų amžius siekia 61 000 metų, jos rastos viename Pietų Afrikos urve.

Rusijoje rastų dramblio kaulo adatų amžius – apie 30 000 metų. Neolito

metu klajoklinį medžiotojų-rinkėjų gyvenimo būdą keitė sėsli žemdirbystė

ir gyvulininkystė. Išskirtiniai neolito bruožai buvo keramikos, žemdirbystės

(plūgas, kaplys) ir gyvulininkystės atsiradimas, naujoviškas akmens įrankių

apdorojimas (šlifavimas). Ne visos kultūros perėmė neolito pasiekimus vienu

metu. Artimuosiuose Rytuose neolito pradžia laikoma 9500 m. pr. m. e.

Senųjų technologijų tyrimo metodai

JAV fizikas-chemikas Willardas Frankas Libby’is 1946 m. pasiūlė radiokarboninį organinių medžiagų amžiaus nustatymo būdą. Kai kurie elementų izoto-pai yra nestabilūs – kažkuriuo momentu pavirsta kitais nuklidais. Šis procesas

vadinamas savaiminiu skilimu. Skilimo pusamžis yra pastovus dydis, todėl bet

kurioje medžiagoje, kurioje yra radioaktyviojo nuklido, santykis tarp pradi-

nio jo kiekio ir jo skilimo produkto nuolat keičiasi ir gali būti panaudojamas

nustatant medžiagos amžių. C14 – vienintelis radioaktyvus iš trijų anglies

izotopų, kuris, kosminiams spinduliams veikiant žemės atmosferą, kaupiasi

visoje gyvojoje medžiagoje. Jo yra kauluose, kūno audiniuose, mėsoje, plau-

kuose, virvėse, drabužiuose, medienoje ir daugelyje kitų medžiagų, gausiai

randamų archeologinių kasinėjimų vietose. Kai organizmas miršta, izotopas

pradeda irti. Jo irimo pusperiodis yra 5 730 metų, o vidutinis skilimo amžius

apie 8 033 metai. C14 izotopo koncentracija sumažėja 1 % maždaug per 80

metų. Praėjus daugiau nei 60 000 metų C14 izotopo mėginyje praktiškai

20

A N K S T Y VOSIOS T ECH NOLOGI JOS

nebelieka, todėl šiuo metodu neįmanoma datuoti senesnių pavyzdžių. Šis

organinių medžiagų amžiaus nustatymo būdas pradėtas naudoti 1960 m. ir

buvo įvertintas Nobelio premija.

2015 m. Biržų rajone penkių metrų gylyje rastas šiaurės elnio rago

fragmentas. Atlikus radiokarboninį datavimą, paaiškėjo, kad tai kol kas

vienintelis 12 tūkst. metų senumo Lietuvoje rastas žmogaus rankų darbo

dirbinys. Ragas, be abejo, yra buvęs žmogaus darbo įrankiu. Jis šiek tiek tam

tikru kampu nukirstas, o viršutinėje dalyje esantys papildomi dariniai tikriau-

siai yra susiję su tiesioginiu jo naudojimu. Manoma, kad tai pirmykštis kaplys.

Šiaurės elniai Lietuvoje gyvavo prieš 13 tūkst. metų, atsitraukus ledynui ir

prasidėjus atšilimui.

Olų piešinius galima laikyti kultūrinės technologijos išraiška. Europoje

randami olų piešiniai sukurti prieš 14 000–21 000 metų. Indonezijos olose

rastiems gyvūnų piešiniams yra 44 000 metų. Piešinių amžius nustatytas

radiometriniu datavimo būdu. Uolienoje šalia piešinių esantis radioakty-

vusis uranas lėtai skyla į torį. Išmatavus įvairių torio izotopų kiekį nusta-

tyta, kad ant piešinių susidaręs kalcitas pradėjo formuotis mažiausiai prieš

40 900–43 900 metų. 2018 m. Pietų Afrikos Respublikoje surastas dar senes-

nis olų piešinio fragmentas, padarytas net prieš 73 000 metų.

Kokios galingos mokslinių tyrimų technologijos, matyti iš naujausio

pavyzdžio. 2022 m. Nobelio fiziologijos ir medicinos premija skirta švedui

Svante’i Pääbo už atradimus žmogaus evoliucijos srityje. Jam pavyko nustatyti

DNR seką iš 40 000 metų senumo piršto kaulo gabalo, rasto Denisovo urve

Altajaus kalnuose. Reikia suprasti, kad labai trapią DNR molekulę tūks-

tančius metų stipriai veikė aukšta temperatūra, dirvožemio rūgštingumas ir

kitos atšiaurios sąlygos. Mikrobai, ir net fosilijas tvarkantys mokslininkai,

gali jas užteršti savo DNR, todėl sunku atskirti, kuri palaikų genetinė infor-

macija yra tikrai sena, o kurios šaltinis – modernus. Tyrėjai ištraukė mito-

chondrijų DNR (mtDNR) iš piršto kaulo ir palygino ją su mtDNR sekomis,

paimtomis iš neandertaliečių, šiuolaikinių žmonių, ankstyvojo pleistoceno

žmogaus, nykštukinės šimpanzės ir šimpanzės. Mokslininkai nustatė, kad

mtDNR iš piršto kaulo mėginio skiriasi nuo šiuolaikinių žmonių mtDNR

vidutiniškai 202 nukleotidais (molekulėmis, kurios sudaro DNR kodą),

o nuo šimpanzių – vidutiniškai 1 462 nukleotidais. Filogenetinė analizė

21

A N K S T Y VOSIOS T ECH NOLOGI JOS

(metodas, rodantis, kaip genetiniai pokyčiai lemia skirtingų rūšių ar grupių

evoliuciją) patvirtino, kad kai Homo sapiens išplito iš Afrikos, Eurazijoje jau gyveno dvi skirtingos homininų grupės (neandertaliečiai ir denisoviečiai).

Lygindami skirtingų homininų rūšių genomus, mokslininkai apskaičiavo,

kad šiuolaikiniai žmonės atsiskyrė nuo archajiškesnių hominidų maždaug

prieš 550 000–760 000 metų, o neandertaliečiai ir denisoviečiai, vieni nuo

kitų, prieš 380 000–470 000 metų. S. Pääbo atradimai padėjo išsiaiškinti,

kad išnykusių mūsų giminaičių archajinės genų sekos daro įtaką ir dabarti-

nių žmonių fiziologijai, nes jau seniausiais laikais, matyt, vyko tarprūšinis

kryžminimas. Vienas tokių pavyzdžių – neandertaliečių genai – turi įtakos

mūsų imuniniam atsakui į įvairių rūšių infekcijas, arba denisoviečių geno

suteikiamas pranašumas išgyventi dideliame aukštyje, būdingas dabartiniams

tibetiečiams.

Senosios technologijos vystėsi labai pamažu, joms paplisti reikėjo tūks-

tantmečių. Technologijos padėjo žmonėms išgyventi, nors jos prisidėjo ir

prie to, kad buvo žudomi žvėrys, paukščiai ar žuvys. Jau nuo seniausių laikų

technologiniai pasiekimai buvo naudojami ir kovose su kitomis gentimis dėl

maisto ar teritorijų, kurios buvo šio maisto šaltinis. Taigi, jau nuo seniausių

laikų atskirti, kada technologija neša gėrį, o kada blogį – buvo neįmanoma.

22

2 SKYRIUS

BRANDUOLINĖ AUŠRA

1901 m. Frederickas Soddy ir Ernestas Rutherfordas atrado, kad radio-

aktyvumas yra dalis proceso, kurio metu atomai keičiasi iš vienos rūšies į kitą ir

vyksta didelis energijos išsiskyrimas. Atomine era laikomas istorijos laikotarpis,

prasidėjęs po pirmojo branduolinio ginklo bandymo Naujojoje Meksikoje

(JAV) 1945 metais. Nors grandininės branduolinės reakcijos buvo pradėtos tyrinėti 1933 m., o pirmoji dirbtinė branduolinė grandininė reakcija buvo išban-

dyta 1942-aisiais. Vis dėlto, tik Hirošimos ir Nagasakio bombardavimas buvo

pirmasis plataus masto branduolinės technologijos panaudojimas, po kurio

prasidėjo esminiai socialinio politinio mąstymo bei technologinės plėtros eigos

pokyčiai. Kad branduolinė energija yra pasaulinė, utopinė ateities žmonijos

poreikių tenkinimo technologija, nuo to laiko buvo visuotinė mantra, nors jau

anglų radiochemikas F. Soddy (1921 m. Nobelio premijos laureatas) suprato,

kad atominė energija gali būti panaudota baisiems naujiems ginklams kurti.

Branduolinės grandininės reakcijos koncepcija buvo iškelta 1933 m.,

netrukus po to, kai britų mokslininkas Jamesas Chadwickas atrado neutroną.

Pirmą kartą branduolių dalijimąsi 1934 m. stebėjo italų fizikas Enrico Fermi.

Jau po kelerių metų, 1938 m., vokiečių mokslininkai Otto Hahnas ir jo padė-

jėjas Fritzas Strassmannas atrado branduolio skilimą ir nustatė, kad neutronas

padalija didelį urano atomą į dvi apytiksliai lygias dalis. Remdamiesi šiuo atra-

dimu danas Nielsas Bohras ir JAV mokslininkas Johnas Archibaldas Wheeleris

1939 m. sukūrė branduolių dalijimosi modelį. Pirmąją dirbtinę savaime išsilai-

kančią grandininę branduolinę reakciją pavyko realizuoti 1942 m. italų (vėliau

JAV) fizikui E. Fermi.

XX a. šeštajame dešimtmetyje atsirado branduolinio optimizmo jausmas,

nes buvo tikima, kad visa elektros energija ateityje bus generuojama branduo-

linėse jėgainėse (2.1 pav.). Anglis ir nafta taps nereikalingomis iškasenomis, o

branduolinė energija bus naudojama nuo maisto švitinimo, siekiant jį išsau-

goti, iki branduolinės medicinos kūrimo. Buvo svajojama, kad su branduolinės

23

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

2.1 pav. Reaktoriaus statyba pirmojoje komercinėje JAV

atominėje elektrinėje laivybos uoste ( Shippingport) 1957 m.

(https://en.wikipedia.org/wiki/Reactor_pressure_vessel#/

media/File:Shippingport_LOC_135430pu.jpg) energijos „įdarbinimu“ ateis taikos ir gausos amžius, o atominė energija bus

reikalinga vandeniui gėlinti ištroškusiesiems, dykumoms drėkinti bei jose

auginti javus ar kitas kultūras ir leis pradėti tarp žvaigždines keliones giliai į

kosmosą (Sovacool, B. K., 2011). Atominis amžius būtų toks pat reikšmingas

technologinės pažangos žingsnis, kaip pirmasis bronzos ar geležies lydymas

arba pramonės revoliucijos pradžia. Tikėjimas buvo toks beribis, kad buvo

prognozuojama, jog dėl milžiniškų atominių elektrinių plėtros jau artimiau-

sioje ateityje elektra atpigs, o elekt ros skaitikliai bus nereikalingi, nes elektros energija bus „per pigi, kad būtų būtina ją skaičiuoti“. 1973 m. JAV atominės

energijos komisija numatė, kad vien JAV iki XXI a. pradžios tūkstantis reak-

torių gamins elektrą namams ir verslui. Tačiau po 1973 m. reaktorių statyba

smarkiai sumažėjo, nes sumenko elektros poreikis, o statybos sąnaudos labai

išaugo (Cooke, S., 2009).

Branduolinės energetikos raida jau nuo 1970-ųjų buvo prieštaringa.

Perkaitusių, labai radioaktyvių medžiagų dujos galėjo išsiveržti į aplinką iš

24

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

2.2 pav. Trijų mylių salos atominė elektrinė

(JAV), kurioje 1979 m. įvyko avarija (Three Mile

Island (color)-2.jpg. Viešo naudojimo)

reaktoriaus pastato, branduolinės atliekos (panaudotas branduolinis kuras)

turėjo būti reguliariai šalinamos iš reaktorių ir saugiai laikomos (iki milijono

metų), kad neterštų aplinkos. Buvo diskutuojama apie branduolinių atliekų

perdirbimą, susidariusio plutonio naudojimą ginklams. Bet kuriuo atveju dar

lieka daug nepageidaujamų atliekų, kuriomis reikia pasirūpinti. XX a. aštun-

tojo dešimtmečio pabaigoje branduolinė energetika susidūrė su ekonominiais

sunkumais ir plačiai paplitusiu visuomenės pasipriešinimu, prasidėjusiu po

branduolinių avarijų – 1979 m. Trijų mylių saloje JAV (2.2 pav.) ir Černobylio

katastrofos 1986 metais. Taigi, per kiek daugiau negu 30 metų branduolinės

energijos augimo dinamika netikėtai pasikeitė. Jokia kita energetikos technolo-

gija nebuvo taip greitai ir revoliucingai atsiradusi ir taip greitai pradėjusi nykti.

XXI a. „atominio amžiaus“ etiketė žmonėms dar kėlė nostalgijos jausmą.

Šis terminas ir toliau vartojamas, kai kalbama apie epochą po Antrojo pasau-

linio karo pabaigos, nes atominė energija bei branduoliniai ginklai ir toliau

daro didelį poveikį pasaulio politikai. Branduolinės energetikos pramonė

pagerino reaktorių saugą, pasiūlė naujus saugesnius reaktorių projektus, tačiau

25

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

nėra garantijos, kad reaktoriai bus tinkamai suprojektuoti, pastatyti ir eksplo-

atuojami. Japonijos Fukušimos reaktorių projektuotojai nenumatė, kad žemės

drebėjimo sukeltas cunamis išjungs atsargines reaktorių elektros maitinimo

sistemas, kurios turėjo stabilizuoti reaktorių po žemės drebėjimo. Įmanomi

ir katastrofiški teroristinių išpuolių scenarijai ar karo veiksmai branduolinių

jėgainių teritorijose. Pirmą kartą karų istorijoje naudojamas branduolinis šanta-

žas, kai Rusija, užpuolusi Ukrainą ir užėmusi Zaporižės ir Černobylio elektri-

nes, kelia grėsmę jų veikimui ir apsaugai. Apskaičiuota, kad jei branduolinės

energijos naudojimas nuo 2005 m. iki 2055 m. padidėtų tris kartus, tai per tą

laikotarpį būtų galima tikėtis mažiausiai keturių rimtų branduolinių avarijų.

2012 m., reaguodama į Fukušimos katastrofą, Japonija paskelbė, kad iki

2030 m. visiškai atsisakys branduolinės energijos. Vokietija planavo iki 2022 m.

visiškai jos atsisakyti, tačiau 2021 m. jos dalis dar buvo 11,9 %. 2022 m. Rusijai

įsiveržus į Ukrainą, Jungtinė Karalystė planuoja pastatyti iki 8 naujų reakto-

rių, kad sumažintų savo priklausomybę nuo dujų bei naftos ir tikisi, kad 25 %

visos pagamintos energijos bus pagaminta branduolinėmis priemonėmis (How

Much..., 2022).

Vis dėlto, tyrimai rodo, kad branduolinė energetika yra pats saugiausias

elektros energijos gamybos būdas. Su šia energetika susijusioje veikloje – 330

kartų mažiau mirčių nei naudojančioje akmens anglis, 250 kartų mažiau nei

naudojančioje mazutą ir 38 kartus mažiau nei naudojančioje dujas energetikoje.

2.1. Energijos gamyba branduolinėse jėgainėse

Branduolinė energija – ilgalaikė, produktyvi ir sąlyginai nebrangi energijos rūšis,

išgaunama branduoline technologija: kontroliuojant urano branduolių daliji-

mąsi išlaisvinama energija, kuri naudojama šildymui bei elektros energijos gamy-

bai. Branduolinės elektrinės reaktoriuje skylantys urano atomai išskiria daug

šilumos, kuri panaudojama garui gaminti. Dalijantis urano arba plutonio (1 g)

izotopų branduoliams, išgaunama apie 22,5 MWh šiluminės energijos. Kai dide-

lis ir skalus atomo branduolys (uranas-235 arba plutonis-239) sugeria neutroną,

jis gali skilti į du ar daugiau lengvesnių branduolių (skilimo produktų). Skylantis

sunkusis branduolys išlaisvina kinetinę energiją, gama spinduliuotę bei laisvuosius 26

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

neutronus. Dalis šių neutronų vėliau gali būti sugerti kitų branduolių ir sukelti tolesnius skilimo įvykius. Ir taip tęsiasi, kol skyla paskutinis branduolys.

Skilimas gali būti savaiminis arba sukeltas neutronų. Lengviausiai skyla

sunkiausių elementų branduoliai – urano, torio ir plutonio. Esant pakanka-

mam urano izotopo 235U kiekiui, gali prasidėti grandininė branduolinė reak-

cija. Neutronui pataikius į urano 235U izotopo atomą, pastarasis suskyla į du

lengvesnius atomus, atpalaiduoja didelį šilumos kiekį ir išmeta keletą greitų

neutronų (vidurkis – 2,5). Naujai atsiradę laisvi neutronai skaldo kitus urano

235U atomus, kurie išskiria naujus neutronus, skaldančius vis didesnį atomų

skaičių. 235U skilimo metu išlėkę neutronai vadinami greitaisiais neutronais.

Kad galėtų skaldyti kitus 235U branduolius, jie turi būti sulėtinti, nes greitųjų

neutronų branduoliai nepagauna. Greitieji neutronai, susidurdami su lėtiklio

molekulėmis, kaskart praranda dalį kinetinės energijos ir sulėtėja. Neutronams

sulėtinti naudojamas grafitas ar sunkusis vanduo. Virtę lėtaisiais neutronais (šilu-miniais) jie sąveikauja su 235U branduoliais ir juos skaldo. Norint sumažinti grei-

tojo neutrono pradinę 1 MeV energiją iki 0,025 eV, reikia apie 1110 susidūrimų.

238U + n → 239U arba 235U + n → Skilimas

Pirmasis branduolinis reaktorius buvo pastatytas Čikagoje (JAV) 1942

metais. Šio reaktoriaus statybai vadovavo E. Fermi. 1946 m. branduolinis reak-

torius buvo sukonstruotas ir SSRS. Jo kūrimui vadovavo Igoris Kurčiatovas.

Branduolinis reaktorius kurui gali naudoti natūralų uraną, kurio 1/139 dalį

sudaro suskaldomas uranas 235U, natūralaus urano ir suskaldomo urano mišinį

(toks kuras vadinamas praturtintu kuru) ar plutonį 239Pu. Kai natūralus uranas

bombarduojamas šilumos, t. y. labai lėtais, neutronais, vyksta dvi reakcijos:

viena yra branduolio suskaldymas, kita – neutrono prijungimas prie branduo-

lio, kuris virsta uranu 239U ir paskleidžia γ spinduliuotę. Šis naujas branduolys

yra nepastovus – išmesdamas vieną elektroną jis virsta nauju elementu – neptū-

niu 239Np. Neptūnis irgi nepastovus – išmesdamas taip pat vieną elektroną,

virsta plutoniu 239Pu, nauju elementu, kuris praktiškai yra pastovus.

Reaktoriai klasifikuojami pagal branduolinio kuro pasiskirstymą reakto-

riuje (homogeniniai, heterogeniniai), pagal lėtiklio medžiagą (grafitas, sunku-

sis ir įprastas vanduo, BeO, organiniai bifenilo ir terfenilo angliavandeniliai),

27

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

pagal aušinimui naudojamą medžiagą (vandeniu, skystu metalu, dujomis),

pagal dalijimosi reakcijoms sukelti naudojamų neutronų energiją (lėtųjų arba

šiluminių neutronų ir greitųjų neutronų), pagal branduolinio kuro cheminę

formą (oksidinis, metalinis, keraminis, skystas) ir pagal branduolinių reakto-

rių paskirtį (elektros energijos gamybai, transporto priemonių varomajai jėgai

generuoti, vandens gėlinimui, pastatų šildymui, vandenilio gamybai, daugi-

nimo reaktoriai, moksliniai tiriamieji). Pirmasis energiją gaminęs reaktorius

buvo pastatytas Ouk Ridžyje (JAV) 1943 metais. Jo branduolį sudarė 7,25 m3

grafito blokų ir 1 248 kuro kanalai. Į kuro kanalus kasetėmis buvo sukrauta 35

tonos urano. Reaktorius buvo aušinamas oru. Reaktorius generavo 3 800 kW

galią. Reaktoriaus apsauginės betoninės sienelės storis buvo 2,1 metro.

Sovietų Sąjungoje įvairiuose centruose taip pat buvo kuriamos naujos

ir tobulinamos esamos branduolinių reaktorių konstrukcijos. 1954 m.

Obninske (100 km į pietryčius nuo Maskvos) pradėjo veikti pirmoji pasau-

lyje branduolinė (aušinama vandeniu ir valdoma grafitu) elektros jėgainė

(2.3 pav.). Jos projektinė galia buvo 5 MW. Iš esmės ji buvo panaši į plutonio

gamybos reaktorius uždaruose kariniuose miestuose ir tarnavo kaip proto-

tipas kitiems grafito kanalų tipo reaktoriams. Jėgainė gamino elektrą iki

1959 m., o iki 2000 m. dar buvo naudojama tyrimams ir izotopų gamybai.

Šiandienėse branduolinėse jėgainėse elektra gaminama panašiai kaip

ir šiluminėse elektrinėse. Reaktoriuje išsiskyrusi šiluma kaitina vandenį,

vandens garai suka garo turbiną, o turbina – elektros generatorių.

2.3 pav. Obninsko branduolinės jėgainės valdymo

pultas (https://alchetron.com/Obninsk-Nuclear-

Power-Plant#obninsk-nuclear-power-plant-ae3025fd-

e7db-4cc2-9530-33e8c79a74e-resize-750.jpeg) 28

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

Grandinine branduoline reakcija vadinama

tokia branduolinės reakcijos rūšis, kai vienos

reakcijos produktai, susidūrę su medžiaga, suke-

235

lia tolesnes reakcijas. Grandininės branduolinės

U

reakcijos yra itin svarbios, nes jomis paremta

branduolinio reaktoriaus konstrukcija, o nekont-

roliuojama grandininė reakcija yra branduolinio

236U

ginklo veikimo pagrindas. Kad tokia reakcija

galėtų vykti, reikalinga tam tikra pradinė medžia-

gos masė, vadinama kritine mase. Esant kritinei

92Kr

141Ba

masei, susidaro pakankamai reakcijos produktų,

galinčių inicijuoti tolesnes reakcijas. Jei energi-

jos „išlaisvinimas“ greitai ir nekontroliuojamai

auga, toks procesas virsta sprogimu. Branduolio

2.4 pav. Priverstinis

skilimo metu susidaro γ spinduliai, laisvieji

branduolinis dalijimasis.

neutronai ir kitos subatominės dalelės (2.4 pav.).

Neutroną „sugėręs“ 235U

Dauguma komercinių branduolinių reak-

atomas skyla į greitai

torių branduolių dalijimosi procese reaktoriaus

lekiančius skilimo

šerdyje susidariusią šilumą pašalina paprastu

produktus (141Ba ir 92Kr)

ir laisvuosius neutronus

vandeniu. Tokio tipo reaktoriai vadinami lengvojo

(Nuclear fission.svg.)

vandens reaktoriais. Vanduo juose yra ir neutronų

lėtiklis. Suslėgto vandens reaktoriuje šiluma iš

reaktoriaus pašalinama didelio slėgio vandeniu, tekančiu uždaru (pirmuoju)

kontūru. Iš pirmojo kontūro pro šilumokaitį šiluma patenka į antrąjį vandens

kontūrą. Antrajame kontūre vandens slėgis yra mažesnis, todėl vanduo jame

gali užvirti, virsti garu ir sukti garo turbiną. Per turbinos mentes praėjęs garas

kondensuojamas į vandenį ir grąžinamas į šilumokaičio kontūrą. Verdančio

vandens reaktoriuje vanduo užverda pačiame reaktoriuje, o susidarę garai tiesiogiai nukreipiami į garo turbiną, kuri suka elektros energiją gaminantį generato-

rių. Praėjęs turbinos mentes garas kondensuojamas, o kondensatas grąžinamas

pakartotiniam naudojimui. Vandens lygis garų separatoriuose, procentinis garų

kiekis reaktoriaus vamzdžiuose, parametrai, kuriems esant vanduo pradeda

virti reaktoriaus šerdyje, neutronų srautas, energijos pasiskirstymas reakto-

riuje ir aušinimo vandens tekėjimas aušinimo kontūru yra nuolat ir atidžiai

29

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

kontroliuojami. Šiuo metu branduolinių elektrinių gaminama energija sudaro

apie 16 % elektros energijos gamybos. Ji naudojama ne tik buities ar gamybos

reikmėms, bet ir lėktuvnešiuose, ledlaužiuose ir povandeniniuose laivuose.

Ateityje branduolinės jėgainės galbūt tieks 25–40 % reikalingos energijos, nors

vienos šalys (Vokietija) stabdo branduolinių jėgainių plėtrą, o kitos (Suomija,

Turkija, Iranas, Indija) stato naujas jėgaines.

Nesukūrus tinkamų dauginimo reaktorių energijai gaminti, branduolių

dalijimosi reaktoriai vargu ar išspręs augančio energijos poreikio problemą.

Tolesnėje perspektyvoje tikimasi sukurti branduolių sąlajos reaktorius ir ener-

gijos gamybai naudoti vandenilio energetiką. Antroji branduolinės energe-

tikos problema susijusi su radioaktyviųjų atliekų ir panaudoto branduolinio

kuro saugojimu ar utilizavimu, nes radioaktyviosios atliekos išlieka tokiomis

labai ilgą laiką (>105 metų) (2.5 pav.). Labiausiai pavojingiems radionuklidams

(Ni, Co, Sr) izoliuoti ir saugoti kuriamos keramikos ir stiklo atliekų imobili-

zavimo technologijos. Ignalinos AES 2000 m. pradėta eksploatuoti pirmoji

panaudoto branduolinio kuro saugykla, o 2017 m. pradėta eksploatuoti antroji

saugyk la. Pirmojoje saugykloje reaktoriuje panaudotam kurui saugoti naudo-

jami CASTOR ir CONSTOR konteineriai. CASTOR konteinerio aukštis

yra 4,3 m, skersmuo – 2,072 m, o svoris kartu su saugomu panaudotu bran-

duoliniu kuru yra 71,84 tonos. Konteineriai CONSTOR yra 4,7 m aukščio,

2,3 m skersmens, o kiekvieno konteinerio svoris kartu su saugomu panaudotu

branduoliniu kuru – 84,43 t. Antrojoje saugykloje panaudotas branduoli-

nis kuras saugomas 4,5 m aukščio ir 2,6 m skersmens konteineriuose, kurių

kiekvieno svoris kartu su pakrautu kuru yra 118 tonų. Saugykloje konteine-

rius planuojama laikyti iki 50 metų. Pasibaigus laikinojo saugojimo terminui

visas panaudotas branduolinis kuras turės būti padėtas į giluminį atliekyną.

2.5 pav. Panaudoto branduolinio kuro

saugykla Ignalinos branduolinėje jėgainėje

(http://www.vatesi.lt/index.php?id=594)

30

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

Giluminis atliekynas – tai žemės gelmėse kelių šimtų metrų gylyje įrengtas

atliekynas, leidžiantis pakankamai ilgą laiką izoliuoti didelio aktyvumo atliekas

ir taip apsaugoti žmones ir aplinką nuo žalingo jonizuojančiosios spinduliuotės

poveikio. Giluminio atliekyno vietos parinkimo tyrimo programą numatoma

įvykdyti iki 2047 metų. Preliminariai planuojama, kad giluminis atliekynas

bus statomas 2058–2067 m., eksploatuojamas 2068–2074 m., uždaromas

2075–2079 metais.

2.2. Branduolių sąlajos reaktoriai

Gyventojų skaičius planetoje didėja, todėl iškastinio gamtinio kuro poreikis

taip pat nuolat auga. Esami ištekliai vis sunkiau tenkina augančius porei-

kius, todėl būtina ieškoti naujesnių ir tvaresnių energijos šaltinių. Energijos

gamyba, pasitelkus branduolių sąlajos technologijas, gali tvariai, su mažu

poveikiu aplinkai patenkinti didėjančią energijos paklausą. Branduolių

sąlaja – naujų atomo branduolių kūrimo procesas iš kitų branduolių arba

nukleonų (protonų ir neutronų). Reakcija, kurios metu du lengvi branduoliai

susilieja į naują branduolį, vadinama branduolinės sąlajos reakcija (2.6 pav.).

Kad įvyktų sąlajos reakcija, branduoliai turi suartėti iki tokio atstumo,

kokiame veikia branduolinės jėgos, t. y. 2 × 10–15 m. Branduoliams suartėti

2H

3H

4He + 3,5 MeV

n + 14,1 MeV

Protonas

2.6 pav. Deuterio ir tričio (D-T) sąlajos

Neutronas

schema (Deuterium-tritium fusion.svg.)

31

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

trukdo elektrostatinė stūmos jėga, todėl jiems būtina turėti labai didelę kine-

tinę energiją. Tokią energiją jie įgyja tik labai aukštoje temperatūroje, todėl

branduolių sąlajos reakcijos dar vadinamos termobranduolinėmis reakcijomis.

Visi atomų branduoliai turi teigiamą krūvį, o dvi teigiamą krūvį turinčios

dalelės jas artinant ne traukia, o stumia viena kitą. Įgreitintos branduolių dalelės gali įveikti šį pasipriešinimą ir suartėti iki atstumo, kai pradeda veikti traukos

jėgos ir vyksta branduolių jungimosi procesas. Branduoliams aukšta tempera-

tūra suteikus pakankamai energijos, elektrostatinio stūmimo jėgą galima įveikti.

Saulės centre termobranduolinė reakcija vyksta 15 mln. laipsnių temperatū-

roje ir 100 tūkst. atmosferų slėgyje. Tokių sąlygų Žemėje sukurti neįmanoma.

Deuterio ir tričio jungimosi procesui būtina apie 100 000 000 K temperatūra.

Tokią aukštą temperatūrą labai sunku išlaikyti dėl plazmoje vykstančios turbu-

lencijos – ji išsklaido šilumą, t. y. atsiranda šilumos nuostoliai.

Viena didžiausių kontroliuojamos branduolių sąlajos vilčių yra milži-

niškas ITER (Tarptautinis termobranduolinis eksperimentinis reaktorius),

statomas Kadaraše, Pietryčių Prancūzijoje. Teigiama, kad ITER galėtų pradėti

veikti jau 2035–2040 metais. Tikimasi, kad ITER branduolių sąlajos metu

bus gaunama daugiau energijos, negu sunaudojama palaikant reaktoriaus

veiklą. Ankstesniuose reaktoriuose branduolių sąlajos reakcija nėra pavykę

sukurti daugiau energijos, negu sunaudota pačiai reakcijai inicijuoti. Įrenginio

statyba prasidėjo 2007 m., o pirmoji plazma turėjo būti gauta apie 2020 metus.

Numatoma deuterio ir tričio reaktoriaus darbo pradžia – 2027 metai. Kuriamas

ITER generuos maždaug 500 MW galią. Sąlajos reakcijos trukmė – iki 1 000

sekundžių, per tą laiką 840 m3 tūrio kameroje susijungs apie 0,5 g deuterio

ir tričio mišinio. Tikimasi, kad ITER pagamins (šilumos pavidalu) 10 kartų

daugiau energijos, negu jos sunaudojama plazmai įkaitinti iki sąlajos tempe-

ratūros. ITER projektas susiduria su nemažai techniškai sudėtingų problemų.

Viena jų yra ta, kad 14 MeV energijos neutronai, susidarę sąlajos reakcijose,

pažeis medžiagas, iš kurių yra pastatytas reaktorius ir dalį reaktoriaus pavers

radioaktyviu. Reaktorių sienos turi atlaikyti sąlajos metu išsiskiriančią šilumą

ir apie 150 mln. °C temperatūrą. Esant tokiai aukštai temperatūrai, dalelės

turi didelę kinetinę energiją, taigi, ir greitį. Vandenilio bombos sprogimas

irgi yra sąlajos procesas, tačiau nevaldomas. Kontroliuoti sąlajos reakcijos

erdvę ir proceso eigą yra sudėtinga ir techniškai labai sunki užduotis. Fiziškai

32

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

neapribotoje erdvėje dalelės greitai išsisklaidys, su savimi nusinešdamos ener-

giją, todėl plazmos temperatūra sumažės iki lygio, kai nebebus gaminama

„grynoji“ energija. Efektyviai veikiančiame reaktoriuje sąlajos zonos tūris turėtų

būti mažas, o dalelės jame turėtų išlikti gana ilgai. Sąlajos reaktoriuose elektrinį

krūvį turinčios dalelės yra valdomos magnetiniu lauku, todėl dar reikia sukurti

superlaidžias medžiagas, kurios galėtų generuoti galingus magnetinius laukus,

reikalingus stabiliai atomų sąlajos reakcijai išlaikyti.

Reaktorius turi ir kietą apvalkalą, kuris apsaugo magnetus ir kitą įrangą

nuo aukštos temperatūros, didelės energijos fotonų ir dalelių. Jis reikalin-

gas ir beveik vakuuminei erdvei sukurti, kuri būtina plazmos egzistavimui.

Konteinerio indas yra veikiamas didelės energijos dalelių – elektronų, jonų,

fotonų, alfa dalelių ir neutronų srauto, jos nepaliaujamai bombarduoja ir

gadina konstrukcijos medžiagų struktūrą. Reikalingos medžiagos, kurios ilgą

laiką išlaiko neutronų bombardavimą ir plazmos spinduliuojamą, milijonus

laipsnių siekiančią temperatūrą. Prasidėjus sąlajai, aukštos energijos neutro-

nai sklis iš reakcijos regionų plazmoje, lengvai kirsdami magnetinio lauko

linijas, nes jų elektros krūvis yra neutralus. Kadangi neutronai gaus didžiąją

dalį energijos, jie bus pagrindinis ITER energijos atidavimo šaltinis (2.7 pav.).

Susidariusios alfa dalelės idealiu atveju išeikvos savo energiją plazmoje, dar ją

pašildydamos. Greitųjų neutronų energija bus absorbuojama, virs šiluma ir

Helio išleidimo vamzdis

Garas

Elektromagnetai

Neutronai

2.7 pav. Atomų

sąlajos reaktoriaus

schema

Plazma (100 milijonų laipsnių)

(Henley, P., 2011)

Reaktoriaus apsauga

Vanduo

33

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

pateks į pirminį aušintuvą. Patekusi į aušintuvą šiluma garins vandenį, o garai

suks elektros generatoriaus turbiną.

Centrinis ITER mazgas yra dviejų sienelių vakuuminis indas, kuriame

susidariusią plazmą erdvėje laiko stiprūs magnetiniai laukai. Krūvį turinti

ir magnetiniame lauke judanti dalelė negali iš jo ištrūkti – ji ima suktis.

Reaktoriaus laukas turi toro (riestainio) formą, todėl dalelės jame yra

„uždarytos“. Sienelių paviršiuje yra aušinimo vandeniu kanalai. Tarpuose

tarp gaubtų (kiautų) sienelių sumontuota įvairi technologinė armatūra. Ji

pagaminta iš nerūdijančiojo plieno rūšių. Ši armatūra reikalinga neutronams

lėtinti ir absorbuoti, saugoti pagrindinių konstrukcijos medžiagų struktūrą

nuo neutronų bombardavimo ir, ličiui sąveikaujant su neutronais, gaminti

sąlajos procesui reikalingą tritį. Tikimasi, kad neutronų sukeltas reaktoriaus

medžiagų radioaktyvumas bus beveik perpus trumpesnis negu radioakty-

viųjų medžiagų, susidariusių skilimo reaktoriuose, ir neviršys 100 metų.

Vyksta moksliniai tyrimai, kaip suprojektuoti reaktorių apvalkalus ar sienas,

kad jos būtų atsparios ilgalaikiam ir intensyviam neutronų bombardavimui.

Kita svarbi problema – kyla pavojus, kad neutronų srautas gali sugadinti

superlaidumo sąlygomis veikiančius magnetus.

Atomų sąlajos reaktorius kuria ir kitos šalys – JAV, Didžioji Britanija.

2022 m. gruodį Nacionalinė Lawrence’o Livermore’o laboratorija (LLNL)

Kalifornijoje pranešė apie pasiektą svarbų proveržį atomų branduolių sąlajos energetikoje. Sąlajos eksperimento metu buvo pagaminta daugiau energijos, negu buvo panaudota sąlajos reakcijos sukėlimui. Pipirų grūdelio dydžio

kapsulė, kurioje įterptas nedidelis kiekis vandenilio (deuterio ir tričio atomų

mišinys), buvo švitinama 192 galingų lazerių spinduliuote. Spinduliuotė įkai-

tino kapsulės turinį iki 100 mln. °C temperatūros (karščiau negu temperatūra

Saulės centre) ir sukėlė spaudimą, 100 milijardų kartų didesnį nei Žemės atmos-

fera. Aukšta temperatūra ir slėgis privertė vandenilio atomus susilieti ir atlais-

vinti sąlajos energiją. Ir nors eksperimento metu buvo gauta daugiau energijos,

negu įnešė lazerio spinduliuotė, tačiau tai neprilygo energijos kiekiui, reikalin-

gam lazeriams veikti. Deja, kol kas tos energijos reikėjo daug daugiau, nei sąlajos

metu pagamintos energijos kiekis, o eksperimentas kainavo milijardus dolerių.

Taigi, atomų branduolių sąlajos energetika nėra pigi. Eksperimento metu buvo

pagaminta energijos, kurios pakaktų užvirti maždaug 10–15 virdulių. Norint,

34

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

kad atomų branduolių sąlajos elektrinė veiktų, tokį eksperimentą reikėtų atlikti

kartą per sekundę, o šiuo metu tarp atskirų eksperimentų yra dienos.

Sąlajos reaktorių šalininkai mano, kad susidarančių radioaktyviųjų atliekų

kiekis turėtų būti šimtus kartų mažesnis, negu jų susidaro skilimo reakto-

riuose, ir kad jame neturėtų atsirasti jokių ilgalaikių radioaktyviųjų atliekų.

Dar labai svarbu, kad tokiame reaktoriuje negali išsiplėsti grandininė reak-

cija. Kuro kiekio, kuris yra termobranduolinio reaktoriaus kameroje (pusė

gramo deuterio-tričio), pakanka, kad branduolių sąlajos procesas tęstųsi nuo

minutės iki daugiausia valandos, o skilimo reaktoriuje esanti kuro įkrova yra

pakankama, kad reaktorius veiktų kelerius metus. Branduolio sąlajos reak-

toriai nesukuria branduolinio ginklo gamybai reikalingų daliųjų medžiagų.

2.3. Radionuklidai medicinoje

Be neptūnio ir plutonio, atominė grandininė reakcija sukuria dar per 30 radio-

aktyvių branduolio skilimo produktų, tokių kaip baris, ksenonas, jodas ir kt.

Gana greitai buvo nustatyta, kad radioaktyviųjų elementų spinduliuotė turi

poveikį organizmui ir ši spinduliuotė buvo panaudota ligoms diagnozuoti bei

gydyti. Atsirado branduolinė medicina ir radiologija. Pagrindinis skirtumas tarp branduolinės medicinos ir radiologijos yra tas, kad branduolinė medicina sukuria vaizdus, naudodama spinduliuotę iš kūno vidaus, o radiologija

kuria vaizdus, taikydama kūnui išorinę spinduliuotę. Medicininei terapijai

naudojami jodas-131, itris-90, samaris-153, stroncis-89, renis-88, cezis-137,

kobaltas-60 ir kiti radioaktyvūs arba jonizuojančios spinduliuotės elementai.

Radionuklidų naudojimo medicinoje ištakos siekia XX a. antrojo

dešimtmečio vidurį, kai Freiburge (Vokietijoje) buvo atlikti eksperimentai

su žiurkėmis. Įšvirkštus radionuklidų, šiuo žymekliu buvo sekami medžiagų

apykaitos keliai. 1936 m. Berklyje (Kalifornija) leukemijai gydyti buvo

panaudotas fosforas-32. Prancūzų fizikas Antoine’as Henris Becquerelis

įvedė terminą „radioaktyvumas“. Branduolinė medicina sulaukė visuomenės

pripažinimo, kai 1946 m. buvo paskelbtas skydliaukės hipertirozės (Graveso

ligos) ir skydliaukės vėžio metastazių gydymas radioaktyviuoju jodu. Tarp

daugelio radionuklidų, kurie buvo pradėti taikyti medicinos reikmėms,

nė vienas nebuvo toks svarbus kaip technecio-99m atradimas (1937 m.) ir

35

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

taikymas. Ir šiandien technecis-99m yra labiausiai medicinoje naudojamas

radionuklidas. Branduolinė medicina buvo pradėta plačiai taikyti XX a.

šeštojo dešimtmečio pradžioje, kai išsiplėtė žinios apie radionuklidus, radio-

aktyvumo nustatymą ir tam tikrų radionuklidų naudojimą biocheminiams

procesams sekti. Buvo sukurti metodai, kai naudojant ksenoną-133 vizuali-

zuoti smegenų kraujotakos žemėlapiai (Lassen, N. A.; Ingvar, D. H., 1961).

Kiek vėliau buvo sukurti metodai, galintys įvertinti vietinius smegenų veiklos

sutrikimus ir gauti vaizdus, rodančius smegenų aktyvaciją kalbėjimo, skaitymo,

regos ar klausos suvokimo ir savarankiško judėjimo metu (Lassen, N. A. ir kt.,

1978). Jau iki XX a. aštuntojo dešimtmečio daugumą kūno organų buvo galima

vizualizuoti naudojant branduolinės

medicinos procedūras. XX a. devin-

tajame dešimtmetyje širdies ligoms

diagnozuoti buvo kuriami įvairūs

radiofarmaciniai preparatai. Fotonų

emisijos kompiuterinė tomografija

leido atlikti trimatę širdies rekonstruk-

ciją ir sukurti branduolinės kardiolo-

gijos sritį. Šiandienos medicininei

terapijai naudojami itris-90, jodas-

131, liutecis-177, organų vizualizacijai

(vaizdavimui) – fluoras-18, galis-67,

kriptonas-81m, rubidis-82, azotas-13,

indis-111, technecis-99m, talis-201 ir

kiti radionuklidai (2.8 pav.).

Branduolinė medicina yra specia-

lizuota radiologijos sritis, kurioje

organų funkcijoms ir struktūrai tirti

naudojami labai nedideli radioakty-

viųjų medžiagų arba radiofarmacinių

preparatų kiekiai. Juos naudojant

galima vizualizuoti organų ir audinių

2.8 pav. Medicininis viso kūno kaulų

struktūrą bei funkcijas. Tyrimo metu

skenavimas

naudojamas nedidelis radioaktyviosios

(Nl bone scan2.jpg. CC BY 3.0)

36

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

2.9 pav. Pacientui atliekama branduolinės medicinos procedūra

(https://www.radiologyinfo.org/en/info/gennuclear)

medžiagos kiekis. Radioaktyvioji medžiaga, vadinama radionuklidu arba radio-

aktyviuoju žymekliu, absorbuojama kūno audinių. Po to, kai į organizmą įvestas

radionuklidas susikaupia tiriamame kūno audinyje, iš tos audinio vietos sklinda

spinduliuotė. Šią spinduliuotę aptinka radiacijos detektorius. Išmatuodamas

organizme esančio radionuklido spinduliuotę branduolinio skenavimo metu,

gydytojas gali įvertinti ir diagnozuoti įvairias ligas, tokias kaip vėžiniai susirgimai, infekcijos, hematomos, organų padidėjimas ar cistos. Sritys, kuriose radio-

nuklidas susikaupia didesniais kiekiais, vadinamos „karštomis vietomis“. Sritys,

kurios nesugeria radionuklido ir nuskaitymo vaizde atrodo mažiau ryškios,

vadinamos „šaltomis dėmėmis“. Branduolinės medicinos skenavimas susideda

iš trijų fazių: žymeklio (radionuklido) įvedimo, skenuoto vaizdo sukūrimo ir

vaizdo interpretavimo. Laikas nuo žymeklio įvedimo iki vaizdų sukūrimo gali

svyruoti nuo kelių akimirkų iki kelių dienų, nes laikas priklauso nuo tiriamo

kūno audinio ir naudojamo žymeklio rūšies (2.9 pav.).

2.4. Branduolinės katastrofos

Branduolinės avarijos ar ginklai yra labai pavojingi. Civilinės branduolinės

ir radiologinės avarijos pirmiausia susijusios su atominėmis elektrinėmis.

Dažni radioaktyviųjų medžiagų nuotėkiai yra labai pavojingi toje zonoje

37

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

dirbančiam personalui, o dar rimtesnis pavojus kyla šioms medžiagoms išsi-

veržus į aplinką (Byrne J.; Hoffman, S. M., 2020). Skirtingai nuo konvencinių

ginklų, sprogimo metu išspinduliuojamas labai stiprus šviesos impulsas, karš-

tis, oro banga, sprogimo garsas ir radiacinė apšvita yra mirtini branduolinio

ginklo veiksniai. Karines avarijas paprastai sukelia pamestas branduolinis

užtaisas arba netikėtai detonavęs ginklas. 1954 m. JAV branduolinių bombų

bandymai (Ramiajame vandenyne Maršalo salų Bikinio koraliniame atole)

užteršė netoliese esančias salas, jūros fauną, nuo spindulinės ligos mirė vienas

japonų žvejys. 1950–1970 m. povandeniniai laivai ir lėktuvai prarado keletą

branduolinių bombų, kai kurios iš jų niekada nebuvo surastos.

Sovietų kariniams strategams branduolinis ginklas buvo tam tikra garan-

tija, kad pražūtinga invazija, kokią patyrė SSRS ir jos sąjungininkai Antrojo

pasaulinio karo metu, nepasikartos. Branduolinio ginklo kūrimas ir bran-

duolinės programos plėtra SSRS buvo ypač įslaptinta veikla. Buvo pastatyti

bent devyni slapti branduoliniai objektai, o šalia jų – „slaptieji miestai“. Šiuose

miestuose dirbo daugiau kaip 700 000 žmonių, kurie ir sukūrė sovietinę bran-

duolinę programą. 1949 m. Sovietų Sąjunga išbandė savo pirmąjį branduolinį

ginklą. 1954 m. Obninske (100 km į pietryčius nuo Maskvos) buvo pastatytas

pirmasis 5 000 kW galios branduolinis reaktorius, skirtas šilumai ir elektros

energijai gaminti. Pirmasis eksperimentinis amerikiečių branduolinis reakto-

rius elektrai gaminti pradėjo veikti 1951 m. Aidaho valstijoje, tačiau jo galia

buvo labai maža. 1954 m. SSRS ir JAV pradėjo statyti branduoline jėgaine

aprūpintus laivus. 1954 m. buvo pastatytas pirmasis amerikiečių povandeninis

branduolinis laivas „USS Nautilus“, o 1959 m. JAV ir SSRS pastatė pirmuosius

branduolinius variklius turinčius antvandeninius laivus. Pirmasis branduolinės

energijos varomas laivas buvo ledlaužis „Leninas“, į vandenį nuleistas 1957 m.,

o pirmą kartą panaudotas 1959 metais. Prasidėjusi branduolinių elektrinių

statybų plėtotė, kaip ir tikėjosi inžinieriai, labai pagelbėjo Sibiro ir Tolimųjų

Rytų regionų vystymuisi. Tuo laikotarpiu niekas nediskutavo apie branduoli-

nės energijos trūkumus, jos atliekų šalinimo problemą ir eksploatacijos saugą.

Nebuvo jokių diskusijų apie branduolinių avarijų galimybę ir keliamus pavojus.

Ir iki Černobylio avarijos Sovietų Sąjungoje buvo pavojingų incidentų,

tačiau jie buvo slepiami. 1957 m. uždarame miestelyje (dab. Oziorskas,

Čeliabinsko sritis) sprogo chemijos pramonės įmonės radioaktyviųjų atliekų

38

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

rezervuaras. Sprogimas, prilygęs maždaug 75 t sprogusio dinamito, nuplėšė

metro storio betoninį talpyklos dangtį. Į aplinką pasklidusios pavojingos

medžiagos dviejų kilometrų aukštyje suformavo radioaktyvų debesį. Pavojaus

zonoje atsidūrė apie 300 tūkst. žmonių, 12 tūkst. iškelti iš savo gyvenamųjų

vietų. Tuomet tai buvo didžiausia branduolinė katastrofa pasaulyje – radia-

cija buvo užterštas maždaug 15–20 tūkst. km2 plotas. 1970 m. Sormovo laivų

statykloje (Žemutinis Naugardas) įvyko dar statomo povandeninio laivo bran-

duolinio reaktoriaus avarija. Dvylika darbuotojų žuvo vietoje, dar trys mirė

po savaitės, radioaktyviosiomis medžiagomis buvo užteršti cechai, kažkiek

teršalų pateko į Volgos upę. 1979 m. Trijų mylių salos branduolinėje jėgainėje

(Pensilvanijos valstija, JAV) iš branduolinio reaktoriaus nutekėjo radioaktyvio-

sios medžiagos. Reaktorius buvo suvaldytas. Černobylyje sprogimo metu išga-

ravo 50 t urano kuro, likęs kuras susilydė su gelžbetonine apsauga. Susidariusi

radioaktyvi stiklinė masė susikaupė po buvusiu reaktoriumi. Trijų mylių salos

ir Černobylio katastrofų skirtingas pasekmes lėmė tai, kad Černobylio atomi-

nės elektrinės reaktoriai neturėjo nuo aplinkos izoliuojančio gaubto. 1986 m.

vykdant Černobylio atominės elektrinės planinius remonto darbus buvo

numatyti įvairūs įrangos bandymai, kurių metu buvo keičiama reaktoriaus

galia. Nukritusią reaktoriaus galią personalas nusprendė atkurti ištraukdamas

apsauginius reaktoriaus strypus. Pasiekus 200 MW šiluminę galią buvo išjungta

dalis cirkuliacinių siurblių, todėl aktyvioje reaktoriaus zonoje temperatūra ėmė

artėti prie virimo temperatūros. Suveikus avariniam signalui, apsauginiai stry-

pai pajudėjo aktyviosios zonos link, tačiau dėl netinkamos konstrukcijos ir

sumažėjusios operatyvios reaktyvumo atsargos reaktorius nebuvo uždarytas.

Operatoriai bandė rankiniu būdu įkišti į reaktorių valdymo strypus, tačiau

šiluma deformavo strypų nuleidimo sistemą ir jie užstrigo nepasiekę reikiamos

zonos. Maždaug per tris sekundes pasigirdo du sprogimai ir reaktorius buvo

visiškai sunaikintas. Pirmąjį sprogimą sukėlė perkaitusioje reaktoriaus šerdyje

susidariusios vandenilio dujos, antrasis galėjo būti branduolinis.

Tyrimais nustatyta, kad Černobylio reaktorius turėjo nemažai konstrukci-

nių trūkumų. Du iš jų buvo svarbūs avarinės situacijos atveju: pirmasis – teigia-

mas grįžtamasis ryšys tarp galios ir reaktyvumo, atsiradęs dėl įvairių reaktoriaus

veikimo režimų, antrasis – vadinamasis „galutinis efektas“, sukeltas tam tikrų

eksploatacijos sąlygų. Reaktoriaus veikimo metu per aktyviąją zoną tekantis

39

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

vanduo naudojamas kaip šilumnešis, tuo pat metu jis sugeria ir lėtina neutro-

nus, darydamas didelę įtaką reaktyvumui. Reaktoriaus viduje vanduo verda ir

iš dalies virsta garais, kurie blogiau nei vanduo (tūrio vienetui) atlieka neutronų

sugėrimo ir lėtinimo funkciją. Reaktorius buvo suprojektuotas taip, kad garinis

reaktyvumo koeficientas būtų teigiamas, t. y. intensyvesnis garų susidarymas

didino teigiamą reaktyvumą (ir skatino reaktoriaus galios didėjimą). Reaktoriaus

bandymo metu veikė teigiamas grįžtamasis ryšys – galios augimas skatino tokius

aktyviosios zonos procesus, kurie lėmė dar didesnį galios augimą. Tai darė reak-

torių nestabilų ir pavojingą. „Galutinis efektas“ reaktoriuje atsirado dėl netinka-

mos valdymo ir apsaugos sistemos strypų konstrukcijos. Efekto esmė yra ta, kad

tam tikromis sąlygomis, strypui patekus į aktyviąją zoną, pastebimas teigiamas

reaktyvumas vietoj neigiamo. Strypų konstrukciją sudaro dvi sekcijos: sugėrikliai

(boro karbidas), besitęsiantys per visą aktyviosios zonos aukštį, ir išstūmikliai

(grafitas), iš dalies išstumiantys vandenį iš reaktoriaus valdymo ir apsaugos siste-

mos kanalo visiškai pašalinus sugėriklį. Šis efektas galėjo atsirasti dėl to, kad

reaktoriaus valdymo ir apsaugos sistemos strypai, esantys aukščiausiame taške,

apačioje palieka 7 metrų vandens stulpą, kurio viduryje yra 5 metrų ilgio grafi-

tinis išstūmiklis. Strypams judant žemyn ir mažėjant vandens stulpui, grafitas,

kuris blogiau nei vanduo sugeria neutronus, sukelia teigiamą reaktyvumą, tačiau

tuo pat metu viršutinėje dalyje grafitą (išstūmiklį) keičia boro karbidas (sugėrik-

lis), o tai lemia neigiamą reaktyvumą. Koks ir kokio ženklo bus suminis reakty-

vumas, priklauso nuo neutronų lauko formos ir jo pastovumo (judant strypams),

o tai savo ruožtu lemia daugelis reaktoriaus pradinės būsenos veiksnių.

Kuriant atominius reaktorius manyta, kad jokių branduolinių sprogimų

juose negali įvykti. Kalbant apie daugumą reaktorių, turbūt tai yra tiesa. Vis

dėlto, teoriškai RBMK tipo reaktoriuose tokia avarija galima. Deja, taip ir

atsitiko. Po Černobylio avarijos maždaug 4 tūkst. žmonių žuvo ar mirė nuo

vėžio ir kitų su radiacija susijusių ligų. Sprogęs blokas buvo uždengtas skubiai

pastatytu gelžbetoniniu „sarkofagu“, kurio ilgaamžiškumas (apie 30 m.), paly-

ginti su uždengtų radioaktyviųjų medžiagų ilgaamžiškumu, yra beveik niekinis.

2016 m. virš sprogusio reaktoriaus pastatyta nauja didžiausia pasaulyje mobili

arka. Arkos statytojai mano, kad ji apsaugos reaktorių ateinančius 100 metų.

2011 m. įvyko didžiausias Japonijos istorijoje užfiksuotas devynių balų

pagal Richterio skalę žemės drebėjimas, sukėlęs cunamį, kurio banga prilygo

40

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

maždaug 12 aukštų namui. Milžiniškos cunamio bangos nesunkiai persirito

per apsauginę Fukušimos Daiichi elektrinės sieną. Užtvindytoje teritorijoje

vandens lygis viršijo net 15 m aukštį. Projektuojant jūros pakrantėje statomą

Daiichi elektrinę, buvo modeliuojama, kad aukščiausia cunamio banga jos

aplinkoje galėtų būti apie 3 m, todėl komplekso apsauginė siena buvo tik 6 m

aukščio. Fukušimos atominė elektrinė turi šešis verdančio vandens reaktorius,

kurių bendra galia siekia 4,7 GW. Reaktoriai apsaugoti gaubtais, todėl per

avariją visa radioaktyvioji medžiaga teoriškai turėjo likti viduje. Dėl pavojin-

gai didelio susidariusių dujų slėgio šiuos gaubtus reikėjo atidaryti ir katastrofos

metu radiacija pasklido į aplinką. Po žemės drebėjimo automatiškai išsijungė

trys elektrinės blokai. Netekusi vietinio energijos šaltinio aušinimo sistema

ėmė naudoti išorinę skirstomojo tinklo energiją. Drebėjimui pažeidus išorines

elektros linijas, buvo paleisti avariniai dyzeliniai generatoriai, kuriuos netrukus

užpylė kilęs cunamis. Išsijungusiuose blokuose sutriko reaktorių aušinimas,

pradėjo kilti temperatūra ir slėgis. Aušinančiam vandeniui pradėjus virti ir

garuoti, aktyvi reaktorių dalis, likusi be aušinamojo skysčio, išsilydė, o susida-

riusi lavos pavidalo masė nutekėjo į apsauginių pastatų dugnus. Įkaitusiems

vandens garams reaguojant su reaktoriuje naudojamu cirkoniu, susidarė daug

vandenilio, kuris vėliau sprogo ir buvo sugriauti išoriniai pastatai (jų viduje

esantys reaktorių apsauginiai statiniai išliko) (2.10 pav.) (Perrow, Ch., 2013).

2.10 pav. Vandenilio

dujų sukeltas

sprogimas

(https://zpasaulis.

lt/po-fukusimos-

avarijos-praejo-

10-metu/)

41

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

2.11 pav. Po avarijos Fukušimos Daiichi atominėje elektrinėje (https://www.

greenplanner.it/2016/03/07/disastro-nucleare-fukushima-effetti-dureranno-secoli/)

Suardyti reaktoriai vis dar gamino pavojingai daug šilumos, todėl

buvo aušinami jūros vandeniu, pilant jį siurbliais ant reaktorių liekanų.

Reaktorius atvėsinęs labai radioaktyvus vanduo kaupėsi reaktorių rūsiuose.

Gelbėdami rūsius nuo užtvindymo avarijos likviduotojai anksčiau elekt-

rinėje saugomą mažiau radioaktyvų vandenį išleido tiesiog į vandenyną,

o į atsilaisvinusias talpas pumpavo avarijos metu susidariusį radioaktyvų

vandenį (2.11 pav.).

Reaktorių temperatūra per kelis mėnesius nukrito žemiau 100 °C ir

jau nekėlė pavojaus, tačiau kada ir kaip pavyks išardyti ir nukenksminti

išsilydžiusius reaktorius, šiuo metu dar nėra aišku.

Bendras radioaktyvių teršalų, išleistų į atmosferą, kiekis sudarė maždaug

10 % Černobylio katastrofos taršos. Daug radioaktyviųjų medžiagų pateko

į elektrinę supančias teritorijas ir vandenyną. Keli elektrinės darbuotojai,

daugiausia dėl žemės drebėjimo, buvo sunkiai sužeisti ar žuvo (nuskendo,

pateko po krentančiomis įrangos ir pastatų nuolaužomis ir kt.). Dėl tiesiogi-

nio radiacinio apšvitinimo mirčių nebuvo.

42

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

2.5. Branduoliniai ginklai

Grėsmingiausias ginklas, sukurtas Antrojo pasaulinio karo metu, buvo atominė

bomba. Amerikiečiai šį ginklą panaudojo 1945 m. bombarduodami Japonijos

Hirošimos ir Nagasakio miestus. Nuo 1945 m. pasaulį slegia nuolatinė branduolinio ginklo grėsmė. Apytikriais vertinimais, XX a. trečiajame dešimtmetyje branduolinių sprogstamųjų užtaisų turi: NATO – 5 759 (JAV – 5 244,

Prancūzija – 290, JK – 225), Rusija – 5 899, Kinija – 410, Pakistanas – 170,

Indija – 164, Izraelis – 90, Šiaurės Korėja – 30. Pagrindiniai branduolinio

sprogimo poveikio veiksniai yra sprogimo smūgio banga, galinga šviesos

spinduliuotė, šilumos smūgis bei momentinė ir ilgalaikė radiacija. Sprogus

100 kilotonų galios branduoliniam užtaisui iki 1,8 km visiškai sunaikinami

pastatai ar statiniai ir žmonės, elektromagnetinis impulsas kelių kilometrų

spinduliu sugadina elektroniką, didelė radiacijos dozė, krintančios radioak-

tyvios nuolaužos ir dulkės suardo ląsteles ir sukelia spindulinę ligą, pastatai ir

statiniai iš dalies apardomi iki 8 km nuotoliu nuo sprogimo epicentro.

Branduolinis ginklas gali nužudyti ar sužaloti ne tik žmones, bet ir kitas

gyvybės formas, sukelti ilgalaikes pasekmes visai biosferai, sunaikinti ar pada-

ryti didelę žalą įvairiems statiniams, natūralioms gamtinėms struktūroms.

Branduolinis ginklas naudoja branduolių dalijimosi (grandininės branduo-

linės reakcijos) ir jų sąlajos energiją. Abiejų sprogimų metu iš palyginti mažo

medžiagos kiekio išsiskiria labai daug energijos.

Šiuolaikinis termobranduolinis ginklas, sveriantis šiek tiek daugiau negu

1 100 kg, gali sukelti sprogimą, prilygstantį 1,1 mln. tonų trotilo užtaiso spro-

gimui. Branduolinės bombos konstrukcija yra sudėtingesnė, nei gali atrodyti

(2.12 pav.). Tam tikrame aukštyje (optimaliausias aukštis 600 m) detonuoja

pagrindinis sprogstamasis užtaisas; bomboje esančios mažesnė ir didesnė urano

(plutonio) dalys, veikiamos didžiulės sprogimo jėgos ir temperatūros, susimaišo

ir pasiekia vadinamąją „kritinę masę“. Jos metu iš urano (plutonio) branduolių

išsilaisvinę neutronai bombarduoja kitus urano (plutonio) branduolius, kurie

skyla į mažesnius atomus. Skilimo metu išskiriama milžiniška energija ir nauji

neutronai, kurie toliau bombarduoja branduolius. Vyksta grandininė reakcija.

Apie 50 % sprogimo sudaro sprogimo banga (vėjas), apie 35 % – temperatūra

ir apie 15 % – radiacija. Temperatūra epicentre siekia apie 3 870 °C. 530 m

43

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

Įprasti cheminiai Subkritiniai urano-235

sprogmenys

užtaisai

a

Šovinio surinkimo būdas

b

2.12 pav. Branduolių dalijimosi ir sąlajos

Sprogmenų

Gniuždomo

bombos veikimo schema

paketai

plutonio šerdis

Sprogmens surinkimo būdas

(Fission bomb assembly methods.svg.)

spinduliu nuo epicentro lydosi keramika, 2 000 m spinduliu nuo epicentro

užsidega žmogaus drabužiai. Sprogimo metu išspinduliuojamos α, β, γ dalelės

ir neutronai. Alfa ir beta dalelės absorbuojasi ore, o gama dalelės ir neutronai

sunaikina arba pažeidžia gyvų organizmų ląsteles.

Antrojo pasaulinio karo pabaigoje, 1945 m. rugpjūčio 6 d., JAV numetė

urano branduolinę bombą „Little Boy“ ant Japonijos miesto Hirošimos, o po

trijų dienų – plutonio bombą „Fat Man“ ant Nagasakio (2.13 pav.).

Dėl tiesioginio poveikio iškart žuvo apie 100–200 tūkst. žmonių,

po dvejų ar penkerių metų dar daugiau mirė nuo radiacinio apšvitinimo.

1949 m. Sovietų Sąjunga slapta atliko pirmąjį sėkmingą atominės bombos

bandymą Semipalatinsko branduoliniame poligone Kazachstane (2.14 pav.).

1961 m. virš Naujosios Žemės salos Arkties vandenyne SSRS susprogdino

2.13 pav. Virš Nagasakio susprogdinta

termobranduolinė bomba „Fat Man“

(Mk4_Fat_man_bomb.jpg.)

4 4

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

galingiausią žmonijos istorijoje

pagamintą bombą. Matavimo prie-

taisai užfiksavo 56 megatonų galios

bombos sprogimą. Bomba sprogo

maždaug 4 km aukštyje. Sprogimo

galia buvo 3,8 tūkst. karto didesnė

nei Hirošimoje ir prilygo 50 mln.

tonų trotilo užtaiso sprogimui.

Pastatų sunaikinimo spindulys siekė

120 km, šviesos žybsnis būtų apaki-

nęs 220 km spinduliu. Prieš nusilp-

dama smūginė atmosferos banga 2.14 pav. 1949 m. sovietų susprogdintos

suspėjo aplink Žemės rutulį apskrieti

atominės bombos „grybas“ (https://

tris sykius.

time.graphics/event/974053)

Šaltojo karo laikotarpiu valstybės

kūrė taktinį branduolinį ginklą

(2.15 pav.). Taktinis branduolinis

ginklas dažniausiai skirtas naudoti

mūšio lauke situacijose, kai drau-

giškos pajėgos yra arti ir galbūt net

ginčijamoje draugiškoje teritori-

joje. Taktiniams branduoliniams

ginklams priskiriamos gravitacinės

bombos, trumpojo nuotolio rake-

tos, artilerijos sviediniai, sausumos

minos, giluminiai užtaisai ir torpe-

2.15 pav. Prancūzų taktinė branduolinė

raketa „Plutonas“ (apie 1970 m.), galinti

dos su branduolinėmis galvutėmis.

iššauti 120 km atstumu 15 kilotonų

Karo metu tokiais sprogmenimis

branduolinį užtaisą

galima sugriauti priešo „siauro praė-

(Pluton 034.jpg. CC BY-SA 2.0 fr)

jimo zonas ar taškus“, pavyzdžiui,

tunelius, siauras kalnų perėjas ir ilgus viadukus. Taktinių branduolinių

ginklų sukeliama žala paprastai yra mažesnė negu strateginių branduoli-

nių ginklų. Vis dėlto, jų sprogstamoji galia yra kelis kartus didesnė negu

ginklų, panaudotų bombarduojant Hirošimą ir Nagasakį. Kai kurie taktiniai

45

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

branduoliniai ginklai turi specifinių savybių, skirtų pagerinti jų charakteris-

tikas mūšio lauke, pvz., kintamąją galią, leidžiančią įvairiais būdais keisti jų

sprogstamąją galią įvairiose situacijose. Sustiprintos spinduliuotės ginklai

(vadinamosios „neutroninės bombos“) skirti maksimaliai padidinti joni-

zuojančiosios spinduliuotės poveikį ir mažinti sprogimo bangos poveikį.

Branduolinį ginklą turinčios valstybės nuolat siekia tobulinti taktinius

branduolinius ginklus, kad jie būtų lygiaverčiai strateginiams ginklams.

Taktinių branduolinių ginklų yra labai įvairių. Jie apima priešlaivines ir sausu-

mos sparnuotąsias ir balistines raketas, giluminius povandeninius užtaisus,

laivų ir povandeninių laivų torpedas, artilerijos sviedinius, branduolines

minas. Mažiausios taktinės branduolinės galvutės galia yra iki vieno kilotono

trotilo (t. y. sprogimo galia yra ne didesnė kaip tūkstančio tonų trotilo spro-

gimo galia). Didžiausia gali būti iki 100 kilotonų. Ant Hirošimos numestos

amerikiečių atominės bombos galia siekė 15 kilotonų. Tikrame kariniame

konflikte taktiniai branduoliniai ginklai niekada nebuvo panaudoti.

2.6. Branduoliniai laivai

Dar 1869–1870 metais pasirodė Julesʼio Verneʼo romanas „20 000 mylių

po vandeniu“, kuriame veiksmas vyksta išgalvotame povandeniniame laive.

J. Verneʼas nebuvo plaukiojimo po vandeniu idėjos autorius. Tais metais, kai

jis rašė šį romaną, Prancūzijoje buvo pristatytas didžiausio XIX a. povandeni-

nio laivo „Plongeur“ projektas. J. Verneʼas niekada neabejojo, kad jo sugalvotas

mašinas kada nors kas nors išras, ir istorija tai patvirtino. Laivo kapitono Nemo

žodžiais, „Gamtoje yra galinga jėga, greita, paklusni, lengvai pritaikoma visiems

poreikiams. Mano laive viskas ja paremta. Ji šviečia, šildo ir varo mašinas. Ši

jėga – elektros energija.“ Knygos autorius dar nežinojo apie branduolinę energiją,

tačiau dėl vieno dalyko jis buvo teisus – gamtoje egzistuoja tinkamas energijos

šaltinis. Vėlesni mokslo pasiekimai parodė, kad tai yra atominė ar branduolinė

energija. Jo išgalvotame laive viską darė elektra. Knygoje povandeniniam laivui

varyti įgula naudojo natrio akumuliatorius, o natrį imdavo iš jūros vandens.

Knyga parodė vieną iš galimų povandeninių laivų technologijos krypčių.

Šiandieninių branduolinių laivų sraigtus suka garo turbinos ar elektros varikliai, o reikalinga energija gaunama vykstant atomų branduolių skilimo reakcijoms.

46

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

Branduolinė varomoji jėga yra laivo ar povandeninio laivo varymas bran-

duolinio reaktoriaus tiekiama šiluma. Jėgainė šildo vandenį, kad gautų garą

turbinai, naudojamai laivo sraigtui sukti per pavarų dėžę arba per elektros gene-

ratorių ir elektros variklį. Branduolinė varomoji jėga pirmiausia naudojama

karinių jūrų pajėgų karo laivuose, tokiuose kaip branduoliniai povandeniniai

laivai ir lėktuvnešiai, nors buvo pastatyti ir keli eksperimentiniai civiliniai branduoliniai laivai. Palyginti su nafta arba anglimi kūrenamais laivais, branduoli-

nis variklis turi pranašumų, nes be degalų papildymo veikia labai ilgai. Visas

kuras yra branduoliniame reaktoriuje, todėl neužima krovinių ar atsargų vietos.

Laivuose nėra išmetamųjų degimo produktų kaminų ar degimui reikalingo oro

įsiurbimo angų. Vis dėlto, mažos kuro sąnaudos balansuoja su didelėmis veiklos

sąnaudomis ir investicijomis į infrastruktūrą, todėl beveik visi branduoliniai

laivai yra kariniai.

Dauguma karinio jūrų laivyno branduolinių reaktorių yra suslėgto

vandens tipo, išskyrus keletą bandymų naudoti skystu natriu aušinamus

reaktorius. Rusijos, JAV ir Didžiosios Britanijos kariniai jūrų laivynai turi

tiesioginį garo turbinos variklį, o Prancūzijos ir Kinijos laivai naudoja turbiną

varančiajai elektros energijai gaminti (turboelektrinė pavara).

Branduolinių laivų varomųjų įrenginių projektavimas, kūrimas ir

gamyba prasidėjo Jungtinėse Amerikos Valstijose 1940 metais. Pirmasis

karinio jūrų laivyno reaktoriaus prototipas buvo sukonstruotas ir išbandytas

Nacionalinėje Aidaho reaktorių bandymų stotyje 1953 metais.

Kai kurie branduoliniai povandeniniai laivai turi vieną reaktorių, tačiau

Rusijos povandeniniai laivai, taip pat „USS Triton“ klasės laivai, turi du.

Dauguma amerikiečių lėktuvnešių yra varomi dviejų reaktorių, tačiau lėktuv-

nešis „USS Enterprise“ turėjo aštuonis reaktorius. Dauguma jūrinių reaktorių

yra suslėgto vandens tipo, nors JAV ir Sovietų Sąjungos kariniai jūrų laivynai

statė karo laivus, varomus reaktoriais, kuriuose skystas metalas naudotas kaip

aušinamasis skystis.

Šiandien pasaulyje plaukioja daugiau nei 160 laivų, varomų per 200

branduolinių reaktorių. Dauguma jų yra povandeniniai laivai, tačiau nemažai

yra ledlaužių ir lėktuvnešių. Šiuo metu JAV turi 83 branduolinius laivus: 72

povandeninius laivus, 10 lėktuvnešių ir vieną tyrimų laivą. Prancūzijos laivynas

turi vieną lėktuvnešį („Charles de Gaulle“) ir 8 povandeninius laivus. Rusija turi

47

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

keturis „Kirov“ klasės kovinius kreiserius, nors tik vienas yra aktyvus, o kitų trijų

eksploatacija nutraukta. Taip pat turi 29 povandeninius laivus bei „Kirov“ klasės

komandinį laivą „SSV-33 Ural“. Povandeninių laivų turi ir Kinija (12), Jungtinė

Karalystė (11), Indija (1). Laivo branduolinė jėgainė be degalų papildymo veikia

dešimt ar daugiau metų, nors naujų lėktuvnešių reaktorius reikia papildyti kuru

tik po 30–40 metų ir jie gali nuplaukti daugiau nei 1,5 mln. km. Vienintelis

branduolinio povandeninio laivo buvimo jūroje trukmės ribojimas yra turimos

maisto atsargos. Jei dyzelinu varomame lėktuvnešyje būtų naudojamas 200 000

arklio galių variklis, jo darbui per savaitę prireiktų daugiau kaip 5 mln. litrų

dyzelinio kuro, o branduoliniam lėktuvnešiui – tik 4 kg sodrinto urano.

Lėktuvnešiai ir kovos laivai

Didžiausią lėktuvnešių statybos ir naudojimo patirtį turi JAV karinis jūrų

laivynas (2.16 pav.). Lėktuvnešis „USS Enterprise“, eksploatuotas 1962–

2012 m., buvo varomas net aštuonių reaktorių. Naujausi JAV laivai yra šių

klasių: „Nimitz“ (10 laivų, tonažas – 102 000 t, ilgis – 317 m, plotis – 40,8 m,

grimzlė – 11,9 m, greitis – 56 km/h, įgula – 3 200 žmonių) ir „Gerald R.

Ford“ (tonažas – apie 100 000 t, ilgis – 333 m, aukštis – 76 m, 25 deniai,

greitis – 56 km/h).

2.16 pav. JAV „Nimitz“ klasės lėktuvnešis „Teodoras

Ruzveltas“ (200125-N-LH674-1073 USS Theodore

Roosevelt (CVN-71).jpg. Viešo naudojimo)

48

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

Sovietų Sąjungos ir Rusijos karinis jūrų laivynas, varomas branduoli-

niais varikliais, pasuko raketinių kreiserių kūrimo ir statybos keliu. Tai ne

lėktuvnešiai ar amfibijos, o didžiausi ir sunkiausi antvandeniniai koviniai

arba šturmo karo laivai, eksploatuojami pasaulyje. „Kirov“ klasės kreiseriai

savo dydžiu nusileidžia tik dideliems lėktuvnešiams ir yra panašaus dydžio

kaip Antrojo pasaulinio karo laikų mūšio laivai. Vakarų gynybos apžvalginin-

kai šios klasės laivus, dėl jų dydžio ir bendros išvaizdos, dažnai vadina mūšio

kreiseriais. Šios klasės laivų tonažas – 28 000 t, ilgis – 252 m, grimzlė – 9,1 m,

greitis – 59 km/h, veikimo diapazonas – iki 1 900 km, įgula – 710 žmonių.

Vienintelis Prancūzijos branduolinis lėktuvnešis „Charles de Gaulle“

pradėtas eksploatuoti 2001 m., o iki 2038 m. planuojama pastatyti ir antrąjį

lėktuvnešį. Laivo tonažas – 42 500 t, ilgis – 261,5 m, grimzlė – 9,43 m, grei-

tis – 50 km/h, 30–40 lėktuvų, laivą varo du suslėgto vandens reaktoriai. Laive

yra 800 Prancūzijos laivyno specialiųjų pajėgų karių, aprūpintų maistu 45

dienoms.

Civiliniai branduoliniai laivai

Branduoliniais varikliais varomi civiliniai prekybiniai laivai nebuvo plėto-

jami. Buvo suprojektuoti ir pastatyti tik keli eksperimentiniai laivai. 1962 m.

JAV buvo pastatytas branduoliniu varikliu varomas prekybinis laivas „NS

Savannah“. Šis laivas pirmiausia buvo kaip civilinės branduolinės energijos

demonstravimas, nes buvo per mažas ir brangus, kad galėtų ekonomiškai

veikti kaip prekybinis laivas, kita vertus, dėl savo dizaino jis nebuvo nei efek-

tyvus krovininis, nei perspektyvus keleivinis laineris. Laivas buvo naudoja-

mas 1962–1972 m. laikotarpiu. 1968 m. Vokietijoje pastatytas branduoliniu

varikliu varomas „Otto Hahn“ krovininis laivas buvo ir tyrimų objektas. Per

dešimt metų jis be jokių techninių nesklandumų nuplaukė apie 1 200 000 km,

paskui buvo paverstas dyzeliniu laivu. Japoniškas branduoliniu varikliu varo-

mas laivas „Mutsu“, baigtas statyti 1972 m., turėjo techninių problemų, nes

jo reaktoriuje įvyko didelis radiacijos nuotėkis. Visi minėtieji laivai naudojo

mažai prisodrintą uraną. Rusijos branduoliniu varikliu varomas prekybinis

laivas „Sevmorput“ turėjo ledlaužio savybių, todėl nuo eksploatacijos pradžios

49

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

1988 m. sėkmingai plaukiojo Šiaurės jūrų kelyje. Nuo 2021 m. jis yra vieninte-

lis eksploatuojamas prekybinis laivas, varomas branduoliniu varikliu.

Civiliniai branduoliniai laivai „kenčia“ nuo specializuotos infrastruk-

tūros išlaidų. „Savannah“ tipo laivą eksploatuoti buvo brangu, nes tai buvo

vienintelis laivas, kuriame dirbo specializuoti branduolinės energetikos

kranto darbuotojai ir kuriame buvo speciali įranga. Didesnis laivynas galėtų

paskirstyti fiksuotas išlaidas tarp daugiau eksploatuojamų laivų ir sumažinti

veiklos sąnaudas.

Konstruktoriai ir inžinieriai siekia ištirti praktinį mažų modulinių reak-

torių pritaikymą jūroje ir sukurti koncepcinį tanklaivio dizainą, pagrįstą

70 MW galios reaktoriumi. Svarstoma apie mažą greitųjų neutronų reak-

torių, kuriam aušinti būtų naudojamas eutektinio švinas ir bismutas. Toks

reaktorius visa galia iki degalų papildymo galėtų veikti dešimt metų ir būtų

eksploatuojamas 25 metus.

Branduoliniai varikliai civiliniams branduoliniams laivams vėl pradėti

siūlyti dėl kilusios jūrų laivybos dekarbonizacijos bangos, nes įprasti laivai

išmeta 3–4 % pasaulinio šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekio.

Ledlaužiai

Branduolinė varomoji jėga, techniškai ir ekonomiškai, pasirodė tinkama

branduolinių jėgainių varomiems sovietų, vėliau ir Rusijos, Arktyje plau-

kiojantiems ledlaužiams. Branduolinius ledlaužius konstravo ir statė Sovietų

Sąjunga, vėliau ir Rusija, visų pirma siekdama padėti laivybai užšalusiuose

Arkties vandens keliuose į šiaurę nuo Sibiro. Branduoliniai ledlaužiai yra

daug galingesni nei dyzeliniais varikliais varomi ledlaužiai. Nors branduolinį

variklį įrengti ir prižiūrėti brangu dėl labai didelio kuro poreikio, nuotolio

apribojimų ir sunkumų papildant degalais, Arkties regione dyzeliniai laivai

gali būti mažiau praktiški ir apskritai mažiau ekonomiški, atliekant ledų

laužymo užduotis. Branduoliniu kuru varomi laivai ilgus metus gali būti

naudojami nepapildant degalais, o galingi laivų varikliai puikiai tinka ledui

laužyti ir plaukioti ledu padengtose jūrose.

1959 m. pastatytas sovietinis ledlaužis „Lenin“ buvo pirmasis pasaulyje

branduoline energija varomas antvandeninis laivas. Jis buvo eksploatuojamas

50

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

30 metų, nes 1970 m. jame buvo sumontuoti nauji reaktoriai. Ledlaužio sėkmė

paskatino didesnių ledlaužių serijos statybą. 1975 m. buvo pradėti konstruoti

23 500 tonažo, šešių laivų „Arktika“ klasės ledlaužiai. Šie laivai turi du reak-

torius ir naudojami giliuose Arkties vandenyse. Ledlaužis „Arktika“ buvo

pirmasis antvandeninis laivas, 1977 m. rugpjūčio 17 d. pasiekęs Šiaurės ašigalį.

Žiemos metu ledo storis Šiaurės jūros kelyje svyruoja nuo 1,2 iki 2,0 metro.

Ledas centrinėse Arkties vandenyno dalyse yra vidutiniškai 2,5 metro storio.

Branduoliniai ledlaužiai gali prasiskverbti per šį ledą iki 19 km/h greičiu.

Vandenyje be ledo didžiausias branduolinių ledlaužių greitis yra net 39 km/h.

Nuo 2021 m. Rusijoje eksploatuojami du naujo tipo ledlaužiai („Arktika“

ir „Sibir“), trečiasis („Ural“), ketvirtasis („Jakutija“) ir penktasis („Chukotka“)

buvo nuleisti į vandenį „Baltijos“ laivų statykloje Sankt Peterburge, o šešta-

sis ir septintasis – planuojami statyti. Šių ledlaužių greitis atviruose vande-

nyse – 41 km/h ir 2,8–3,7 km/h, kai ledo storis 2,8 metro. Ledlaužio

tonažas – 33 530 t, ilgis – 173,3 m, aukštis – 51,25 m, laivą varo du bran-

duoliniai reaktoriai, kurie suka du turbogeneratorius. Nuo 2021 m. Rusija

eksploatuoja dvylika civilinių branduolinių laivų. Vienuolika iš jų yra ledlau-

žiai, vienas – krovininis laivas su ledlaužio konstrukcijos priekine dalimi.

„Arktika“ klasės ledlaužiai turi dvigubą korpusą, kurio išorinis korpu-

sas ledo laužymo vietose yra maždaug 48 mm, kitur – 25 mm storio. Tarp

vidinio ir išorinio korpuso yra vandens balastas, kurį galima perkelti, kad

būtų lengviau laužyti ledą. Ledus pralaužti taip pat padeda oro burbulia-

vimo sistema, kuri gali tiekti 24 m3/s oro iš purkštukų, esančių 9 m žemiau

vandens paviršiaus. Kai kurių laivų korpusai yra padengti polimeru, siekiant

sumažinti trintį. „Arktika“ klasės laivai gali pralaužti ledus, judėdami pirmyn

arba atgal. Nors jie turi du reaktorius, paprastai tik vienas naudojamas ener-

gijai tiekti, o kitas palaikomas budėjimo režimu. „Arktika“ sukurta taip, kad

galėtų pralaužti 2,8 metro storio lygų ledą judant nuolatiniu 2,8–3,7 km/h

greičiu, kai dirbama visu pajėgumu giliame vandenyje esant projektinei

grimzlei (2.17 pav.).

Sekliuose vandenyse, pvz., estuarijose ir upėse, naudojami seklios grimz-

lės „Taymyr“ klasės ledlaužiai buvo pastatyti Suomijoje, o vėliau Rusijoje

juose buvo sumontuota vieno reaktoriaus branduolinė varomoji sistema.

„Taymyr“ ir tos pačios klasės laivas „Vaygach“ buvo pastatytas Helsinkio

51

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

2.17 pav. „Arktika“ – pirmasis antvandeninis laivas

(ledlaužis), 1977 m. pasiekęs Šiaurės ašigalį (Russian

Nuclear Icebreaker Arktika.jpg. Viešo naudojimo)

naujojoje laivų statykloje „Wärtsilä“, Suomijoje. Branduoliniai reaktoriai

buvo sumontuoti „Baltijos“ laivų statykloje Sovietų Sąjungoje po laivo

atplukdymo iš Suomijos.

Kinijos planus patekti į Arkties vandenyno teatrą turėtų paskatinti

milžiniško eksperimentinio branduolinio ledlaužio statyba. Atrodo, kad

Kinija skuba pasivyti JAV dėl supervalstybės titulo konstruodama laivą,

kuris netrukus gali būti didžiausias tokio tipo laivas pasaulyje. Planuojama

statyti 152 metrų ilgio, 30 metrų pločio ir 30 000 tonažo ledlaužį. Jį varys

branduolinė dviejų reaktorių jėgainė ir kol kas jis apibūdinamas kaip „ekspe-

rimentinė platforma“. Kadangi vieninteliai šalyje branduoliniai laivai yra

povandeniniai laivai, tai būtų pirmasis Kinijos branduoliniu varikliu varo-

mas antvandeninis laivas ir galbūt kariuomenės planuojamų statyti keturių

branduolinių lėktuvnešių bandymų vieta. Eksperimentiniame laive bus du

kompaktiški 25 MW galios reaktoriai, galintys varyti laivą 21,3 km/h grei-

čiu. Jei pavyktų sukurti tokį laivą, Kinija galėtų konkuruoti su Rusija, kuri

kol kas yra vienintelė branduolinių ledlaužių turinti valstybė (2.18 pav.).

Kinijos dizaino ledlaužis būtų mažesnis negu šiuo metu Rusijoje statomi

nauji 33 450 tonažo laivai.

52

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

2.18 pav. Kinijos eksperimentinis branduolinis

ledlaužis (Gorey, C., 2019)

Branduoliniai povandeniniai laivai

Didžioji Britanija, Prancūzija, Ispanija, Portugalija ir Nyderlandai šimtme-

čiais kariavo atviroje jūroje, siekdami kontroliuoti prekybą, apsaugoti laivybą

ir valdomas kolonijas. Pirmasis atominis povandeninis laivas „USS Nautilus“, skirtas JAV karo laivynui, buvo pastatytas 1954 metais. Jis pirmasis po ledu

nuplaukė į Šiaurės ašigalį. SSRS pirmasis atominis povandeninis laivas „K-3

Leninsky Komsomol“ buvo pastatytas 1957–1958 metais. Jungtinės Karalystės

pirmasis atominis povandeninis laivas „HMS Dreadnought“ pastatytas

1963-iaisiais. Pirmasis laivas, 1960 m. apiplaukęs pasaulį po vandeniu, buvo

JAV karo laivyno atominis povandeninis laivas „USS Triton“. 1959–1960 m.

JAV pastatytas balistinėmis raketomis apginkluotas atominis povandeninis

laivas „Polaris“. Branduolinį povandeninį laivą labai sunku aptikti, jis gali

pradėti netikėtus karo veiksmus bet kurioje pasaulinio vandenyno dalyje.

Povandeniniai laivai gali būti aprūpinti branduoliniu kuru iki 30 eksploata-

vimo metų. Branduoliniai povandeniniai laivai gali veikti po vandeniu nuo trijų

iki keturių mėnesių ir lengvai įveikti jūras ar vandenynus. Nors kai kurie įprasti

povandeniniai laivai gali įveikti tokį pat atstumą, tačiau nė vienas neturi tokios

ilgalaikės ištvermės plaukdamas giliai po vandeniu. Branduolinis povandeninis

53

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

2.19 pav. Branduolinio reaktoriaus varomas „Akula“ klasės

(Rusija) laivas yra didžiausias pasaulyje povandeninis laivas.

Paniręs jis gali plaukti 50 km/h greičiu (Pike, J., 2000;

Typhoon3.jpg. Creative Commons CC0 License)

laivas gali panirti į maždaug 300 m gylį. Tai palyginti nedidelis gylis, nes vidu-

tinis pasaulio vandenynų gylis yra 3 790 metrų. Šiuolaikinio branduolinio

povandeninio laivo plaukimo greitis po vandeniu yra 37–56 km/h (2.19 pav.).

Branduolinių povandeninių laivų eksploatavimo nutraukimas tapo

pagrindine JAV ir Rusijos karinių jūrų pajėgų užduotimi. Pašalinusi kuro

elementus iš reaktorių, JAV praktikuoja išmontuoti reaktorių sekcijas iš laivų

ir užkasti jas seklioje žemėje kaip mažo aktyvumo atliekas. Rusijoje dauguma

laivų arba sandarios reaktorių sekcijos paprastai lieka laikomi vandens pavir-

šiuje, nors naujos Tolimosios Šiaurės saugyklos įrengiamos sausumoje ir turi

betonines grindis. Rusija jau išardė 120 Šiaurės flotilės ir 75 Ramiojo vande-

nyno flotilės branduolinių povandeninių laivų. JAV savo ruožtu netinkamais

pripažino 125 branduolinius povandeninius laivus.

Povandeninių branduolinių laivų statybos programa vykdoma mažai

galvojant apie tai, kaip elgtis pasibaigus laivų eksploatavimo laikotarpiui. Kai

šie povandeniniai laivai natūraliai nebetinkami naudoti, jie tampa pavojingi

aplinkai. Panaudotas kuras iš povandeninių laivų ir išmontuoti reaktorių

54

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

skyriai kelia rimtą pavojų sveikatai ir aplinkai. Aštuntajame ir devintajame

dešimtmečiais buvusi Sovietų Sąjunga dalyvavo plačioje povandeninių

laivų statybos programoje, kurios metu buvo pastatyti 248 povandeniniai

laivai. Bėgant metams valstybė patyrė 52 avarijas, susijusias su branduoli-

niais povandeniniais ar antvandeniniais laivais. Iki 1992 m. laivynas dažnai

išmesdavo panaudotą kurą, išmontuotus reaktorių skyrius, mažo radioakty-

vumo atliekas į Barenco jūrą. Sovietų Sąjunga pavertė Karos jūrą „radioak-

tyvaus šlamšto akvariumu“. Šio „akvariumo“ dugne – 17 000 radioaktyviųjų

medžiagų konteinerių, 16 branduolinių reaktorių ir 5 neišardyti branduoli-

niai povandeniniai laivai. Vieno jų abu reaktoriai vis dar pilni kuro.

Naujosios Žemės salos apylinkėse karinis jūrų laivynas paskandino du

povandeninius laivus, vieną su dviem įkrautais reaktoriais, kitą su reakto-

riumi, kuriame buvo panaudotas kuras. Iš viso buvo sunaikinti (išmesti)

trylika povandeninių reaktorių. Šešiuose iš jų – įvairus panaudoto

branduolinio kuro kiekis. Dažniausiai įvairūs išmetimai buvo vykdomi, kai

povandeninis laivas patirdavo reikšmingą gedimą arba kai jo kuro nebuvo

galima saugiai perduoti į laikinąją saugyklą ir laukti tolesnio perdirbimo.

Sovietų Sąjungoje panaudoto kuro tvarkymo procedūra apėmė kuro iškro-

vimą į priežiūrą atliekančius laivus, kurie vėliau turėjo jį gabenti į laikinąsias

kuro saugyklas. Po aušinimo saugyklose, panaudotas kuras geležinkeliu trans-

portuojamas į kuro perdirbimo gamyklą Urale. Iš reaktorių išleidžiamas visas

aušinamasis skystis, reaktoriai uždaromi į konteinerius, tuomet perdirbami

ar paruošiami ilgalaikiam saugojimui. Likę mechanizmai, užterštos reakto-

riaus sekcijos ar kiti komponentai, per daugelį metų taip pat tapę radioakty-

viais, išmontuojami iš povandeninio laivo ir iš abiejų galų užsandarinami bei

laikomi vandenyje. Dalis branduolinių reaktorių buvo vėsinami ne vandeniu,

o švino ir bismuto mišiniu, kuris reaktoriui sustojus tampa vientisu kietu

metalo gabalu. Pastarųjų metų naujausiuose pranešimuose skelbiami duome-

nys rodo, kad radioaktyvumas nuosėdose, rastose aplink Kolos pusiasalio

bazes per pastaruosius kelerius metus padidėjo aštuonis kartus. Karinio jūrų

laivyno bazės apylinkėse rastas kobalto-60 kiekis prie Poliarno šiaurės laivyno

karinės jūrų bazės padidėjo nuo 10 (bq/kg) iki 80 (bq/kg), taip pat padi-

dėjo cezio-137 lygis įlankoje netoli Norvegijos. Rusijos šiaurės vakaruose, už

45 kilometrų nuo sienos su Norvegija esančio Kolos pusiasalio Andrejevos

55

BR A N DUOL I N Ė AUŠR A

įlankoje, saugoma 21 000 išeikvotų urano kuro elementų iš povandeninių

laivų ir ledlaužių. 1982 m. iš branduolinių atliekų saugyklos į Barenco jūrą

ištekėjo 600 tūkst. tonų toksiško vandens, nes panaudotas kuras iš daugiau

nei šimto atominių laivų buvo laikomas rūdijančiuose rezervuaruose tiesiog

po atviru dangumi. Arkties vandenyne yra 18 tūkst. radioaktyvių objektų,

tarp kurių – net 19 laivų ir 14 reaktorių. Nors Rusija planuoja pašalinti ar

perdirbti šias radioaktyvias atliekas, tačiau, esant dabartiniam kuro gabenimo

tempui, užtruks 30–40 metų, kad būtų perdirbtas visas panaudotas kuras.

Rusijos šiaurinis laivynas ir toliau kasmet sukuria per 5 000 tonų kietųjų

radioaktyviųjų atliekų, nepaisant to, kad nėra išsamaus plano, kaip jas paša-

linti (Mellor, J., 1999).

Taikos metu nuskendo devyni branduoliniai povandeniniai laivai.

Sovietų Sąjungos laivynas prarado penkis, Rusijos karinis jūrų laivynas – du,

JAV karinis jūrų laivynas – taip pat du branduolinius povandeninius laivus.

Branduolinio povandeninio laivo praradimas jūroje kelia pavojų vandens

gyvūnams ir žmonėms, esantiems netoli kuro nuotėkio, tačiau tai nėra

tokia didelė grėsmė, kokios būtų galima tikėtis, nes laive esanti branduolinė

medžiaga yra gerai apsaugota, o vanduo yra geras spinduliuotės sugėriklis.

Šaltojo karo metu branduolinės valstybės sukaupė ginklų arsenalą,

kurio pakaktų šimtams milijonų žmonių nužudyti. Branduolinį ginklą

turi Jungtinės Amerikos Valstijos, Rusija, Jungtinė Karalystė, Prancūzija,

Kinija, Indija, Pakistanas ir Šiaurės Korėja. Manoma, kad Izraelis taip pat

turi branduolinį ginklą, nors to nepripažįsta. Šiuo metu pasaulyje yra per

17 000 branduolinių kovinių galvučių. Maždaug 4 300 iš jų yra parengtos

operacinei veiklai.

Branduolinė energetika žmonijai atnešė viltį turėti neišsemiamą elektros

energijos šaltinį, branduolinė medicina išgelbėjo daugelio žmonių gyvybes,

tačiau sukurti branduoliniai ginklai gali sunaikinti visą žmoniją. Taigi, ko

daugiau žmonijai atnešė ši technologija – spindesio ar tamsiausių grimasų?

56

3 SKYRIUS

CHEMIJOS PROVERŽIS

3.1. Polimerų antplūdis

Gamtoje gausu polimerų, tarkim, celiuliozė – medžiaga, sudaranti augalų

ląstelių sieneles – yra labai paplitęs natūralus polimeras. Per pastarąjį

šimtmetį žmonės išmoko gaminti sintetinius polimerus, kartais naudodami

natūralias medžiagas, tokias kaip celiuliozė, tačiau dažniau naudoja naftą ir

kitas iškastinio kuro rūšis. Sintetiniai polimerai sudaryti iš ilgų atomų grandinių, išdėstytų pasikartojančia seka, kurios dažnai būna daug ilgesnės negu

gamtinių polimerų. Būtent šių grandinių ilgis ir jų išdėstymas lemia, kad

sintetiniai polimerai yra tvirtesni, lengvesni ir lankstesni. Dėl šių savybių

sintetiniai polimerai ypač naudingi, o nuo tada, kai buvo išmokta juos kurti,

jie tapo svarbia žmonijos gyvenimo dalimi: per pastaruosius 50 metų poli-

merai prisotino mus supantį pasaulį ir daug kur pakeitė žmonių gyvenimo

būdą. Iš pradžių polimerai buvo priskiriami chemikų veiklos sričiai, tačiau

vėliau, pradėjus kurti įvairius pluoštus, elastingus polimerus (elastomerus),

vis daugiau uždavinių (gaminių projektavimo, gamybos, testavimo) spren-

džia inžinerija. Pastarąjį šimtmetį, augant šiai inžinerinių medžiagų šeimai,

pirmauja plastikai, toliau seka pluoštai ir elastomerai. Ekonominiu ir taikymo požiūriu, polimerinės medžiagos gali būti skirstomos į prekines ir inžinerines

polimerines medžiagas. Pirmajai grupei priskiriami polietilenas (PE), poli-

propilenas (PP), polivinilchloridas (PVC), antrajai – polikarbonatas (PC),

polieterketonas (PEEK), poliimidas (PI) ir kt.

1862 m. anglų chemikas Alexanderis Parkesas išrado vieną pirmųjų

polimerinių medžiagų. Medvilnės pluoštas arba medienos miltai buvo ištir-

pinti azoto ir sieros rūgštyse, o gautas celiuliozės nitratas buvo pavadintas

parkensinu. Pirmąjį sintetinį polimerą 1869 m. sukūrė JAV išradėjas Johnas

Wesley Hyattas. Sintetinės medžiagos paiešką įkvėpė vienos Niujorko firmos

57

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

pasiūlymas skirti 10 000 USD premiją kiekvienam, kuris pateiks medžiagą,

galinčią pakeisti dramblio kaulą. Didėjant biliardo populiarumui buvo vis

sunkiau gauti natūralaus dramblio kaulo, be to, visuomenė nepritarė tam, kad

sportinio žaidimo aistra būtų tenkinama didėjančiu laukinių dramblių žudymu.

Apdorodamas kamparu iš medvilnės pluošto gautą celiuliozę, išradėjas atrado

pirmąjį termoplastą (modifikuotą natūralų polimerą), žinomą kaip celiulioidas, kurį buvo galima įvairiai formuoti ir imituoti natūralias medžiagas, tokias kaip

vėžlio kiautas, ragas ar dramblio kaulas. Šis atradimas buvo išties revoliucinis,

nes pirmą kartą žmogaus gamybos nevaržė gamtos ištekliai. Naujų medžiagų

kūrimas padėjo ne tik žmonėms, bet ir aplinkai. Reklamose celiulioidas buvo

liaupsinamas kaip dramblių ir vėžlių gelbėtojas, priemonė, galinti apsaugoti

gamtą nuo destruktyvių žmogaus veiksmų, tenkinant savo poreikius. Apie

1897 m. Vokietijoje buvo gaminamas galalitas (gala = pienas, lithos = akmuo),

kazeinui (pieno baltymui) reaguojant su formaldehidu (Elias, H. G., 1993).

Medžiaga buvo naudojama smulkiems galanterijos dirbiniams.

Naujų medžiagų kūrimas taip pat padėjo išlaisvinti žmones nuo socia-

linių ir ekonominių suvaržymų, kuriuos sukelia gamtos išteklių stygius. Dėl

nebrangios celiulioido gamybos technologijos, daugeliui materialinė gerovė

tapo plačiau prieinama, bet dar niekas neįtarė, kad polimerų ar plastiko revo-

liucija tik prasidėjo.

1907 m. belgų ir amerikiečių chemikas Leo Baekelandas išrado bakelitą – pirmąjį visiškai sintetinį polimerą, nes jame nebuvo gamtoje aptinkamų

molekulių. L. Baekelandas ieškojo sintetinio šelako, natūralaus elektros izolia-

toriaus pakaitalo, būtino sparčiai augančiai JAV elektrotechnikos pramonei.

Bakelitas buvo ne tik geras izoliatorius. Jis taip pat buvo patvarus, atsparus

karščiui ir, skirtingai nei celiulioidas, idealiai tiko masinei gamybai. Rinkoje

bakelitas buvo pristatomas kaip „tūkstančiams tikslų tinkanti medžiaga“, nes

iš jo buvo galima išgauti bet kokios formos gaminį, o tai gamintojams atvėrė

begalines galimybes. J. W. Hyatto ir L. Baekelando sėkmė paskatino didžią-

sias chemijos įmones investuoti į naujų polimerų tyrimus ir netrukus nauji

polimerai prisijungė prie celiulioido ir bakelito. 1926 m. britų mokslininkė

E. C. Rossiter pagamino aminoplastą, kurio pagrindą sudaro formaldehidas ir

karbamido bei tiokarbamido mišinys. Nesočiuosius poliesterius (UP) 1933 m.

atrado amerikietis Carletonas El is, o rinkoje jie pasirodė apie 1942 metus.

58

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

3.1 pav. 10 metrų gylio Monterėjaus

įlankos akvariumo 33 cm storio akriliniai

langai (KelpAquarium.jpg. CC SA 1.0)

1835 m. apie vinilchlorido (VC) sukūrimą pirmieji pranešė danų chemikai

J. Liebegas ir H. Regnaultas, tačiau šios medžiagos gebėjimas polimerizuotis tuo

metu nebuvo iki galo žinomas. Pramoninė PVC gamyba, naudojant emulsijos

ir suspensijos technologijas, buvo pradėta tik Antrojo pasaulinio karo pradžioje.

Ūmus gumos trūkumas karo metu paspartino pokyčius, nes labai stigo elektros

kabelių izoliacijos ir apvalkalų. Etileno aukšto slėgio polimerizacija buvo atsitik-

tinai atrasta 1933 metais. Polimerai akrilnitrilo, butadieno ir stireno pagrindu

pirmą kartą buvo pristatyti XX a. ketvirtojo dešimtmečio pabaigoje (3.1 pav.).

Polimetilmetakrilatas (PMMA) pirmą kartą buvo pagamintas 1933 m.

Jis buvo skirtas orlaivių stiklinimui ir įvairioms kitoms reikmėms, ypač ten,

kur svarbus skaidrumas ir (arba) geras atsparumas oro sąlygoms (3.2 pav.).

Apie 1938 m. vokiečių mokslininkas Paulas Schlackas atrado poli(ε-ka-

prolaktamą), žinomą kaip nailonas 6. Šis polimeras buvo komercializuotas

3.2 pav. Per Antrąjį pasaulinį karą

numušto vokiečių lėktuvo priekinio

stiklo pleksiglaso (organinio stiklo)

gabalai (Perspex pieces (AM

2007.10.2-2).jpg. CC BY 4.0)

59

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

jau 1939-aisiais. Fluoro polimerų kūrimas prasidėjo nuo politetrafluoreti-

leno (PTFE) sintezės bendrovės „DuPont“ padalinyje 1938 metais.

Sočiuosius poliesterius pirmą kartą (1929 m.) tyrė bendrovės

„DuPont“ chemikas Wallace’as Hume’as Carothersas. Sočiosios polies-

terio dervos susidaro vykstant daugiabazių rūgščių ir poliolių reakcijai, o

sukurta medžiaga pasižymi lankstumu ir kietumu. Šie polimerai daugiausia

naudojami skardinių, valcuoto plieno, nelipnių indų dangai, automobilių

dažams ir pan. Svarbiausias šios grupės polimeras yra polietileno tereftala-

tas (PET), pirmą kartą pagamintas 1955 m. ir naudojamas kaip plastikas,

plėvelė ir pluoštas.

Pirminį atradimą, paskatinusį pasaulinį susidomėjimą visomis poliure-

tano klasės (PU) medžiagomis, padarė vokiečių mokslininkai Otto Bayeris

ir jo bendradarbiai 1937 metais. Vėliau buvo nustatyta, kad PU yra naudingi

gaminant įvairius plastikus (1961), elastomerus, putas, klijus, pluoštines

medžiagas ir korozijai atsparias dangas.

Epoksidines dervas (EP) pirmą kartą 1934 m. susintetino nailono 6 išra-

dėjas vokiečių mokslininkas P. Schlackas. Vinilo esterio dervos, kurios gali

būti laikomos epoksidinės ir poliesterio dervos hibridu, buvo sukurtos XX a.

septintajame dešimtmetyje.

Šeštojo dešimtmečio pradžioje P. Hoganas ir R. L. Bankas atrado, kad

etilenas gali būti polimerizuotas 3–4 MPa slėgio ir 70–100 °C temperatūros

sąlygomis, naudojant chromo oksido katalizatorių. Taip gaminamo didelio

tankio polietileno (HDPE) gamyba buvo pradėta 1956 m., o 1957-aisiais

pradėtas gaminti polipropilenas (PP).

Dar 1898 m. vokiečių mokslininkas A. Einhornas pranešė apie fosgeno

reakcijoje su dvihidriais fenoliais susidarančius polikarbonatus (PC). Ši poli-

merų rūšis pradėta tirti 1958 m., o gamyba plačiu mastu pradėta Vokietijoje

(1959) ir JAV (1960).

Poliimidinės (PI), daugiausia termoreaktyvios, dervos, buvo sukurtos

1953 m., o komercializuotos apie 1963 metus. Nors aromatinės poliimidinės

dervos tinka naudoti iki 300 °C temperatūros net mėnesius ir atlaiko kelių

minučių 500 °C temperatūros poveikį, jų naudojimas buvo ribotas.

Antrasis pasaulinis karas Jungtinėse Valstijose smarkiai išplėtė poli-

merų pramonę, nes buvo suprasta, kad pramonės pasiekimai gali būti tokie

60

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

pat svarbūs siekiant pergalės kaip ir karinė sėkmė.

Norint išsaugoti ribotus gamtos išteklius, alternaty-

vių sintetinių medžiagų gamyba tapo prioritetine. Dar

1935 m. buvo sukurtas nailonas. Jį išrado JAV chemikas

W. H. Carothersas. Nailonas arba sintetinis šilkas karo

metu buvo naudojamas parašiutams, virvėms, kūno lieme-

nėms, šalmų įdėklams ir kt. gaminti. Polimerinė medžiaga

organinis stiklas, dar vadintas pleksiglasu, pakeitė trapų 3.3 pav. Kevlaro orlaivių langų stiklą. Pasibaigus karui plastiko gamybos (aramido) pluoštas.

augimas nenutrūko, nes pokario laikotarpiu žmonės vėl

Pluošto siūlų

buvo pasirengę išlaidauti ir noriai pirko gaminius, paga-

skersmuo – apie

10 µm, nesilydo,

mintus iš polimerų. Antrojo pasaulinio karo metais JAV suyra 500–550 °C

plastiko gamyba išaugo 300 procentų.

temperatūroje

1965 m. bendrovėje „DuPont“ (JAV) buvo sukur- (Aramid fiber2.jpg.

tas kevlaras (3.3 pav.). Tai aromatinių angliavandenilių CC BY-SA 3.0)

pagrindu sudarytas poliamidinis pluoštas (Tanner, D. ir

kt., 1989).

Šio pluošto plaušai ištempiami iš išlydytos masės, o ne gaunami pynimo

būdu, kaip kad gaminant kitus poliamidinius pluoštus. Susukto kevlaro

pluošto tempiamasis stipris yra apie 3 620 MPa, o santykinis tankis – 1,44 g/

cm3. Palyginimui – paprasto anglinio plieno vielos tempiamasis stipris yra

apie 350 MPa, o tankis 7,8 g/cm3. Kevlaras gali būti naudojamas kriogeninėje

temperatūroje (–196 °C), pasižymi mažu šilumos laidumu. Dėl unikalių

savybių kevlaras plačiai naudojamas sporto inventoriaus gamyboje, karinėje

pramonėje, aeronautikoje, t. y. srityse, kur reikalingas tvirtumas ir kuo mažes-

nis gaminio svoris (3.4 pav.).

3.4 pav. Kevlaras labai dažnai naudojamas

gaminant sportines baidares (Kevlar

canoe algonquin. jpg. CC BY-SA 3.0)

61

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

Iš kevlaro pluošto gaminamos šarvinės liemenės, šalmai, teniso raketės,

juo armuojami optiniai kabeliai ir burlenčių burės bei pačios lentos, didelei

temperatūrai atsparios ugniagesių uniformos. Aramidiniai pluoštai, kartu

su anglies ir stiklo pluoštais, plačiai naudojami kompozicinėse medžiagose.

Polimerinių medžiagų įvairovė yra milžiniška. Nespecialistui dažnai sumaištį

kelia to paties produkto skirtingi pavadinimai skirtingose šalyse. Per istoriškai

labai trumpą laikotarpį polimerai „metė iššūkį“ tradicinėms medžiagoms ir

laimėjo, nes automobiliuose daug kur pakeitė plieną, pakuotėse – popierių

ir stiklą, o balduose – medieną (Freinkel, S., 2011).

Spartus pasaulinis polimerų gamybos augimas prasidėjo tik XX a. šešta-

jame dešimtmetyje. Per praėjusius 65 metus metinė plastiko gamyba išaugo

beveik 200 kartų iki 381 mln. tonų 2015 metais. Per kelis polimerų gamybos

dešimtmečius buvo pagaminta per 7,8 mlrd. tonų plastiko, t. y. daugiau negu

viena tona plastiko kiekvienam planetos gyventojui. Vis dėlto, polimerinių

medžiagų sėkmės sukeltas optimizmas ilgai nesitęsė. Jau XX a. septintajame

dešimtmetyje polimerinės šiukšlės pirmą kartą buvo pastebėtos vandeny-

nuose. Polimerinės medžiagos pamažu tapo žodžiu, vartojamu apibūdinti tai,

kas pigu, menka ar netikra. XX a. aštuntajame ir devintajame dešimtmečiais

plastiko reputacija dar labiau sumenko, nes didėjo nerimas dėl taršos polime-

rinėmis atliekomis (3.5 pav.).

Daug polimerinių gaminių yra vienkartinio naudojimo, o aplinkoje jie

išlieka beveik amžinai. Netgi smulkios polimerinių medžiagų atliekos, kai

Polisterenas

Polietilenas/

15 %

Polipropilenas

65 %

Kiti polimerai

Polivinilchloridas

PET

5 %

10 %

5 %

3.5 pav. Įvairių polimerų procentinė dalis komunalinėse

kietosiose atliekose (Braun, D.; Krämer, K., 2022)

62

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

jų labai daug, kelia taršos problemų.

Pavyzdžiui, cigarečių nuorūkos,

kurių filtruose yra mažų plastiko

pluoštų, yra labiausiai paplitusi plas-

tiko atliekų rūšis, randama aplin-

koje. Maisto pakuotės, plastikiniai

buteliai, plastikinių butelių kamšte-

liai, plastikiniai pirkinių maišeliai,

plastikiniai šiaudeliai ir maišikliai

3.6 pav. Įprasta trinkelė (kairėje) ir

dažnai mėtosi pakelėse, miškuose

trinkelė iš perdirbto plastiko atliekų

ar parkuose (Feldman, D., 2008).

(dešinėje) (https://gempita.co/dua-

Kaip problemos sprendimą poli- pengusaha-milenial-olah-sampah-plastik-

merų pramonė pasiūlė tokių atliekų

jadi-bahan-bangunan-konblok/)

perdirbimą (3.6 pav.) arba naudojimą

kitiems nei gaminys buvo skirtas tiks-

lams (3.7 pav.).

Vis dėlto, atliekų perdirbimas toli gražu nėra tobulas, o didelė dalis poli-

merinių gaminių vis tiek patenka į sąvartynus arba į aplinką. Didžiausias

polimerinių gaminių atliekų problemos simbolis yra milžiniškas, net iš

3.7 pav. Plastikiniai buteliai yra tinkami daržovėms (salotoms,

špinatams, mangoldams, burokams, ridikams ar morkoms)

auginti (https://aced.org/wp-content/uploads/2022/11/p3.jpg)

63

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

3.8 pav. Jūrų gyvūnai dažnai nukenčia nuo tinklų

ar virvių (Chatterjee, S.; Sharma, Sh., 2019)

kosmoso matomas vandenyno šiukšlių telkinys, plūduriuojantis Ramiajame

vandenyne. Didžioji dalis polimerų, kurie patenka į vandenyną iš upių, yra

iš šalių, kuriose gyventojai gauna mažas ir vidutines pajamas. Šiose šalyse

dažniausiai būna daugiau netinkamai tvarkomų plastiko atliekų, o šalyse,

kuriose gyventojai gauna dideles pajamas, atliekos tvarkomos daug efekty-

viau. Maždaug 20 % visų polimerų atliekų vandenynuose yra iš jūros (žvejy-

bos tinklų, lynų) šaltinių (3.8 pav.), kiti 80 % gaunami iš žemynų (3.9 pav.).

Polimerinių gaminių „reputacija“ dar labiau sumenko dėl galimos grės-

mės, kurią jie kelia žmonių sveikatai. Šios problemos susijusios su priedais,

dedamais į plastikus (tokiais kaip bisfenolis A), ir cheminėmis medžiago-

mis (ftalatais). Pridėjus tokių priedų gaminiai tampa lankstesni, patvaresni

ar skaidresni. Daugėja įrodymų, kad šios cheminės medžiagos išplaunamos

iš polimerinių gaminių ir patenka į maistą, vandenį bei organizmą ir gali

sutrikdyti endokrininę (arba hormoninę) sistemą. Tyrėjai nerimauja dėl šių

cheminių medžiagų poveikio vaikams ir dėl to, kaip tolesnis jų kaupimasis

kels grėsmę ateities kartoms.

Šiandien didžiausia grynojo plastiko naudotoja yra pakuočių pramonė,

tačiau plastiko yra mūsų pastatuose, transporte, balduose, buitinėje techni-

koje, televizoriuose, kilimuose, drabužiuose ir daugybėje kitų kasdienių daiktų.

Ligoninėse plastikas naudojamas pirštinių, vamzdelių, švirkštų, kraujo maišelių,

64

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

3.9 pav. Polimerinės atliekos labai teršia jūros ekosistemą (https://

www.thesized.com/human-waste-choking-life-caribbean-sea/)

mėgintuvėlių ir kt. gamybai. Kad būtų užtikrinamas sterilumas, standarti-

niai daugkartiniai chirurginiai instrumentai, atliekant kai kurias operacijas,

keičiami vienkartiniais. Po vienos operacijos ligoninėje susidaro šimtai plastiko

atliekų. Nors kai kurie chirurgai mano, kad ligoninėse per daug naudojamas

vienkartinis plastikas, šiuo metu daugelis plastikinių medicinos reikmenų yra

būtini, nes be jų būtų prarandamos gyvybės. Gyvenant be plastiko taip pat

reikėtų keisti ir rengimosi įpročius. 2018 m. 62 % visame pasaulyje pagamintų

tekstilės pluoštų buvo sintetiniai, pagaminti iš naftos chemijos produktų. Taip

pat greitai ėmė trūkti batų. Kol nebuvo plačiai paplitęs sintetinis plastikas,

batai dažniausiai buvo gaminami iš odos. 2020 m. buvo pagaminta 20,5 mlrd.

porų avalynės. Taigi, kiekvienam planetos gyventojui pasiūti odinių batų yra

tiesiog neįmanoma. Naftą ir dujas paverčiant plastiku, išsiskiria toksiškos dujos,

kurios teršia orą ir veikia vietos bendruomenes. Be to, plastiko gamybos metu

pridedama cheminių medžiagų, galinčių sutrikdyti endokrininę sistemą, kuri

gamina hormonus, reguliuojančius augimą ir vystymąsi. Dvi labiausiai ištirtos

endokrininę sistemą ardančios cheminės medžiagos yra ftalatai, naudojami

plastikui minkštinti, taip pat – daugelyje kosmetikos gaminių, ir bisfenolis A, dažniausiai naudojamas gaminant skardinių pamušalus ir plastikui sukietinti.

Nepaisant augančio nepasitikėjimo, polimeriniai gaminiai išlieka labai

svarbūs šiuolaikiniam gyvenimui. Jie prisidėjo prie to, kad buvo galima sukurti

65

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

kompiuterius, mobiliuosius telefonus ir daugumą šiuolaikinės medicinos pagal-

bos priemonių. Lengvas polimeras, pasižymintis geromis šilumos izoliacinėmis

savybėmis, padeda sutaupyti daug iškastinio kuro, naudojamo šildymui. Be plas-

tiko, daugelis daiktų, kuriuos laikome savaime suprantamu dalyku, gali būti daug

kam nepasiekiami, išskyrus turtinguosius. Pakeitus natūralias medžiagas poli-

merinėmis, daugelis daiktų tapo pigesni, lengvesni, saugesni ir ilgaamžiškesni.

Vis dėlto, polimerų naudojimo ribojimas yra kaip dviašmenis kardas. Nors

polimerinių pakuočių naudojimas dažnai yra labai svarbus aplinkosauginin-

kams, tačiau būtina pripažinti pakuočių vaidmenį užkertant kelią maisto švais-

tymui. Be maisto pakuočių, dažniausiai plastikinių, dar didesnis maisto kiekis

patektų į atliekas, nes pakuotės saugo maistą nuo šviesos poveikio, temperatū-

ros pokyčių, oro teršalų, bakterijų ir trankymo transportavimo metu.

Akivaizdu, kad polimerai mūsų gyvenime užima ypatingą nišą, todėl

mokslininkai siekia sukurti aplinkai nekenksmingas medžiagas, tokias kaip

bioplastikai, kurie gaminami iš augalų, o ne iš iškastinio kuro, be to, siekiama, kad plastikai būtų biologiškai skaidūs. Biologiškai skaidūs polimerai yra

speciali polimerų klasė, kuri, veikiant bakterijoms, suyra. Irimo produktai

yra dujos (CO , N ), vanduo, biomasė ir neorganinės druskos.

2

2

Jau naudojami biologiniai plastikai, kurie turi daug tų pačių savybių

kaip ir iš naftos chemijos produktų pagaminti plastikai. Pavyzdžiui, iš kuku-

rūzų krakmolo pagaminta polipieno rūgštis naudojama šiaudeliams gaminti.

Šiaudeliai, prieš baigiant gerti, išmirksta ir pradeda irti. Biologiniai plastikai gali būti gaminami iš valgomųjų augalų dalių, tokių kaip cukrus ar kukurūzai, arba

iš augalinės medžiagos, kuri netinkama vartoti, pavyzdžiui, minkštimo, likusio

susmulkinus cukranendres. Kai kurie (bet ne visi) biologiškai pagaminti plas-

tikai yra biologiškai skaidūs arba kompostuojami. Juos vis tiek reikia kruopš-

čiai apdoroti, dažnai pramoniniuose kompostavimo įrenginiuose. Net jei būtų

sukurta infrastruktūra jiems kompostuoti, biologinės kilmės plastikai galbūt

nebūtų geresni aplinkai, bent jau ne iš karto. Viename tyrime nustatyta, kad

iškastinio kuro plastiką pakeičiant biologiškai skaidžiu, kasmet gali prireikti nuo

300 iki 1 650 mlrd. kubinių metrų vandens, o tai sudaro nuo 3 iki 18 % pasau-

lio vidutinio vandens suvartojimo. Kita vertus, bandyti palyginti biologinio

plastiko ir įprasto plastiko poveikį aplinkai yra sudėtinga, ypač todėl, kad iškas-

tinio kuro pagrindu pagaminti plastikai taip pat turi daug pranašumų. Plastiko

66

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

gamyba iš augalų nebūtinai išspręstų dėl medžiagos kylančias sveikatos proble-

mas. Nors tyrimų šia tema nedaug, tikėtina, kad panašūs technologiniai priedai,

naudojami įprastuose plastikuose, taip pat būtų naudojami ir biologiniuose

plastikuose. Taip yra todėl, kad abiejų medžiagų naudojimui būtinos savybės

turi būti panašios. Taigi, jei bioplastikas bus sumaišomas su maisto atliekomis

ir kompostuojamas, visa, kas yra plastike, pateks į mūsų maisto sistemą.

Akivaizdu ir tai, kad vienos medžiagos pakeitimas kita neišspręs visų su

plastiku susijusių problemų. Jau dabar stengiamasi išsiaiškinti, kurie plastikai

yra nereikalingi, vengtini ir problemiški bei siekiama palaipsniui jų atsisakyti.

Apsvarstę, ar daiktas tenkina esminį poreikį, pavyzdžiui, maisto, pastogės ar

vaisto, ir ar medžiagos kiekio sumažinimas arba plastiko pakeitimas kažkuo

kitu turės įtakos jo naudojimui, galime pradėti svarstyti, kokius plastikus galime

naudoti, o be kurių galime apsieiti. Kai kuriais atvejais to padaryti šiandien

dar negalime. Pavyzdžiui, kai kuriose vietovėse vienintelis saugus geriamasis

vanduo yra plastikinėse pakuotėse. Problemą galima spręsti plėtojant geria-

mojo vandens gavybos, apdorojimo ir tiekimo infrastruktūrą, kuri pakeistų

„supakuotą“ vandenį, tačiau tokios infrastruktūros kūrimas yra lėtas ir brangus

procesas. Taigi, didžiausia problema, su kuria susiduriame, yra būtinybė iš naujo

įvertinti savo daiktų ar produktų išmetimo kultūrą. Turėtume keisti ne tik

daiktų naudojimo įpročius – nuo drabužių ir maisto iki telefonų ir skalbyklių,

bet ir spontaniškus įpročius pirkti greitai, ką nors pigaus ir vienkartinio.

Pateikti samprotavimai rodo, kad nėra taip paprasta įvertinti, ko poli-

merai suteikia daugiau – naudos ar žalos, tačiau visi pripažįsta, kad plastikai,

nors ir netobula, bet yra svarbi ir būtina mūsų ateities dalis.

3.2. Tekstilė

Tekstilė – bet koks siūlas, pluoštas ar verpalai, iš kurių galima pagaminti

audinį arba drabužį. Terminas kilęs iš lotynų kalbos žodžio „textilis“, reiš-

kiančio „austi“. Iš pradžių terminas buvo vartojamas tik austiems gaminiams

apibūdinti, tačiau šiandien šiuo terminu nusakomi ir audiniai, pagaminti

kitais metodais. Tekstilė gali būti: natūralaus pluošto (medvilnė, šilkas, vilna,

linas), sintetinio pluošto (viskozė, nailonas, poliesteris), kai kurių neorgani-

nių pluoštų (stiklo pluošto, asbesto pluošto, aukso siūlų).

67

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

Pirmieji drabužiai, dėvėti mažiausiai prieš 70 000 metų ir galbūt daug

anksčiau, tikriausiai buvo pagaminti iš gyvūnų odos ir padėjo apsaugoti anksty-

vuosius žmones nuo oro permainų ar stichijų. Kažkuriuo metu žmonės išmoko

į tekstilę įpinti augalinių pluoštų. Labiausia tikėtina, kad pirmieji audiniai

pradėti gaminti Azijoje. Seniausias užfiksuotas drabužių elementas yra lininė

suknelė iš pirmosios Egipto dinastijos maždaug prieš 5 000 metų. Pirmieji

drabužiai buvo pagaminti iš natūralių medžiagų: gyvūnų odos ir kailių, žolių ir

lapų bei kaulų ir kriauklių. Drabužių dalys dažnai būdavo tik surišamos. Tačiau

paprastos adatos, pagamintos iš gyvūnų kaulų, rodo, kad odiniai ir kailiniai

drabužiai buvo siuvami mažiausiai prieš 30 000 metų. Iki pramonės revoliucijos

tekstilės gaminiai buvo gaminami amatininkų ar ūkininkų šeimų namuose.

Gamybą ribojo rankinio verpimo rato ir rankinių audimo staklių galimybės.

Gamybai didinti kiekviename etape reikėjo vis daugiau rankų darbo.

Pramonės revoliucija pakeitė ir tekstilės pramonę. Pirma, atsirado naujas

verpimo ir audimo darbų pasidalijimas. Anksčiau, kol dar nebuvo pramoni-

nės gamybos, daug žmonių užsiimdavo verpimu ir audimu. Mašinos galėjo

gaminti daug greičiau nei žmonės. Tiek pat produkcijos mašina pagamindavo

per 10 minučių, kaip ir sparčiai dirbantis darbuotojas rankinėmis priemo-

nėmis per visą dieną. Mašinoms pradėjus naudoti elektros energiją, tekstilės

fabrikai galėjo būti statomi toliau nuo vandens ar vėjo malūnų, vietovėse,

kuriose buvo daugiau gyventojų ar daugiau labiau išsimokslinusių žmonių.

Pavyzdžiui, apie 1760 metus Mančesteryje veikė tik dvi ar trys gamyklos,

tačiau 1835 m. Anglijoje ir Škotijoje buvo apie 1 000 medvilninės tekstilės

gamyklų. Šios gamyklos greitai išstūmė amatininkus iš savo namų ir dirbtu-

vių, kur jie audė ir mezgė šimtmečiais. Tekstilės gamybos plėtrai didelę svarbą

turėjo įrenginiai, padėję valyti sėklas iš medvilnės pluošto, todėl medvilnė

tapo populiariu pluošto šaltiniu. Verpimo mašinomis buvo pagaminama

daugiau siūlų be papildomų darbuotojų, todėl audinių gamyba sparčiai augo.

Sukūrus spausdinimo presus padaugėjo spausdintų audinių, nes juos maši-

nomis buvo galima lengvai ir greitai tiražuoti daug sparčiau, negu tai galėjo

daryti namudininkas rankiniu būdu ant drobės. Spausdinimas – tai pastos

arba rašalo pavidalo spalvos užtepimas ant audinio paviršiaus pagal iš anksto

nustatytą raštą. Tai galima apibūdinti kaip vietinio dažymo formą. Gaminiai

buvo daug pigesni negu anksčiau, todėl juos parduoti buvo lengviau.

68

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

3.3. Tekstilės istorinės raidos kelias

Žmogus mokėjo verpti jau akmens amžiuje, o seniausias verpimo būdas – linų

pluošto sukimas pirštais. V tūkstantmetyje pr. m. e. žmonės sugalvojo pirmąjį

verpimo įrankį – verpstę (3.10 pav., a). Kinijoje (206 m. pr. m. e. – 25 m. e. m.) nežinomas išradėjas verpstę uždėjo ant ašies su varomuoju ratu, kuris buvo

sukamas ranka. Taip atsirado verpimo ratelis. Į Europą verpimo rateliai atkeliavo tik XIII amžiuje. Čia jie taip pat buvo sukami ranka. Praėjus dar ketvir-

čiui amžiaus Anglijoje buvo sukonstruotas verpimo ratelis su kojos pamina.

Ratelis iš pradžių buvo retas ir brangus daiktas, todėl dar XIX amžiuje ne

visiems prieinamas. Lietuvoje medinė verpstė buvo pagrindinis verpimo įran-

kis iki XIX a. pradžios, nors tuo metu ją jau sparčiai ėmė stumti verpimo

ratelis. Dažniausiai buvo verpiami vilnų, linų, kanapių pluoštai.

a

3.10 pav. a – verpstė ir suklys (Distaff

(PSF).png. Viešo naudojimo); b – siuvykla

Niujorke 1919 m. (https://fashionhistory.

fitnyc.edu/compartment-couture-2/)

b

69

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

Didelio masto tekstilės gaminių gamyba pradėta 1700 m. pabaigoje

ir pirmiausia įsitvirtino Didžiojoje Britanijoje, kur 1783 m. Richardas

Arkwrightas išrado medvilnės verpimo mašiną. Nuo XVIII a. iki XIX a.

sparčiai vystėsi naujos tekstilės pramonės technologijos ir metodai, o

mašinų naudojimas leido eksponentiškai didinti tekstilės gaminių gamybą

(Col ier, A. M., 1975). Pramonės revoliucija prasidėjo Didžiojoje Britanijoje

1700 m. viduryje, o tekstilės gamyba buvo pirmasis didelis šios revoliucijos

proveržis (3.10 pav., b). Lietuvoje verpimo manufaktūros pradėtos steigti

XVIII amžiuje. XX a. antrojoje pusėje didelių verpimo ir audimo fabrikų

pastatyta Vilniuje, Panevėžyje, Kaune, Alytuje, Marijampolėje.

Audimas – tai audinio gaminimas iš siūlų audimo staklėmis tam tikra

tvarka supinant dvi statmenas siūlų sistemas – išilginę (metmenis) ir skersinę

(ataudus). Audinio savybes, išvaizdą ir raštą lemia siūlų supynimo tvarka.

Pagal norimą pynimą metmenys suveriami į nytis; jos audžiant tam tikra

tvarka periodiškai kilnojamos ir sudaromos žiotys. Pro jas (šaudykle, vandens

ar oro srautu, iešmais, sviedikliu ir kitais būdais) tiesiamas ataudų siūlas

(3.11 pav.). Pakeltose nytyse suverti metmenys dengia tiesiamą ataudą, o

nuleistose – yra po juo. Pratiestas ataudas muštuvuose įstatytu skietu primu-

šamas prie išausto audinio prieaudo. Tokias operacijas atlieka tiek rankinės,

tiek mechaninės audimo staklės.

Nuo seno Lietuvoje austi balti ir spalvoti audiniai. II–IV a. kapinynuose

randama kanapinių, lininių ir vilnonių audinių, austų dvinytai bei triny-

tai, IX–XII a. – ir keturnytai, liekanų. Iš pradžių austa vertikaliosiomis,

3.11 pav. Šaudyklė (Bradford Industrial

Museum 014. jpg. CC BY 3.0)

70

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

3.12 pav. Audimo praktika 193 m. (Aleksandro

Stulginskio universiteto muziejus)

nuo XIII a. – horizontaliosiomis staklėmis (3.12 pav.). XIX a. – XX a.

viduryje austa pusės rėmo ar viso rėmo mechaninėmis audimo staklėmis.

Gijos metmenims ir ataudams buvo ruošiamos taip: iš priverptų ričių siūlai

nuvejami ant lanksčio, išbalintos ar nudažytos sruogos vytuvais pervejamos

ant reketuko (krijelio), o nuo jo – ant judamųjų mestuvų (juos vietoj sieni-

nių pradėta naudoti XIX a. pradžioje). Tada į stakles kabinamos nytys ir į

jas veriami metmenys. Suvėrus į nytis, veriama į skietą. Baigus verti, skietas

įstatomas į mintuvus, rišamos pakojos. Ataudams siūlai nuo vytuvų nuve-

jami į šeivas. Paskui šeivos dedamos į šaudyklę.

Tekstilės gaminiai gali būti ne tik austi, bet ir megzti. Mezgimas – tai

audeklo gaminimas supinant vieną ar, kartais, kelis siūlus. Mezgant suda-

roma daug kilpelių (ne viena), kurios būna suvertos ant vieno virbalo, vėliau

mezgant perkeliamos ant kito. Mezgimui rankomis naudojami įvairūs

virbalai, o mezgimo pramonėje naudojamos mezgimo staklės (3.13 pav.).

Mezgimo mašina mezga dviem skirtingais būdais: metmenimis ir

ataudais. Ataudinis mezgimas yra panašus į mezgimą rankomis, kai siūlės

jungiamos viena su kita horizontaliai. Įvairios ataudinio mezgimo mašinos

gali būti sukonfigūruotos taip, kad tekstilės gaminiai būtų gaminami iš

vienos verpalų ritės arba iš kelių. Metmeniniame mezginyje yra daug siūlų,

sujungtų vertikaliomis grandinėmis, zigzagais, kryžminant medvilninius

71

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

3.13 pav. Žiedinio mezgimo mašina (Rundstrickmaschine

Nadel scharf.jpg. CC BY-SA 3.0)

siūlus. Metmeniniai mezginiai mažiau tamposi negu ataudiniai ir yra

atsparesni irimui.

3.4. Tekstilės ir aprangos simbiozė bei evoliucija

Pirmykščiai žmonės dengėsi drabužiais iš gyvūnų odos ir kailio. Jau seniau-

siais laikais buvo skirtingi požiūriai į jų naudojimą ir funkcijas, t. y. kam

jie skirti – žmogaus figūrai apginti ar ją papuošti. Atsigręžiant į drabužių

istoriją, iš pradžių svarbu suprasti, kad nors žodžiai „mada“, „drabužiai“ ar

„kostiumas“ dažnai vartojami kaip sinonimai, šie terminai nėra identiški.

Mada yra daugiau negu tik drabužis. Ji atspindi platesnį estetikos, meno ir

dizaino tendencijų spektrą šiuolaikinėje visuomenėje. Paprasčiau tariant,

mada yra socialinis procesas, kurio metu naujai pristatyti stiliai ar tenden-

cijos tam tikru laiku visuomenėje tampa populiaresni ir gali būti priimtini

platesnei įvairių šalių žmonių grupei.

Kostiumas reiškia drabužius, skirtus konkrečiam naudojimui – ar tai

būtų ritualas, ar etninis, ar istorinis tam tikro laiko kontekstas. Norint

suprasti šiuolaikinę madą, svarbu žinoti jos kilmę ir evoliucijos procesą.

Mados ir kostiumų istorijos labai glaudžiai susijusios su visuomenėje skir-

tingu laiku vyraujančia socialine, kultūrine ir politine aplinka. Drabužiai

72

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

yra tai, kas dengia žmogaus kūną, o tai savo ruožtu priklauso nuo fizinių

sąlygų, tokių kaip klimatas, geografinė sritis, turima žaliava, tekstilė ir kt.

Drabužiai rodo socialinę reikšmę, pavyzdžiui, religinius įsitikinimus ir

estetiką, siekį parodyti asmeninį statusą ar norą pademonstruoti skirtumą

tarp visuomenės grupių.

Yra keletas nuomonių apie drabužių kilmę ir poreikį. Vieni mano, kad

žmogus apdengė savo kūną tam, kad apsisaugotų nuo klimato ir gamtos

kaprizų. Psichologai ir etnologai remiasi psichologinėmis priežastimis. Jie

nurodo, pavyzdžiui, Biblijoje minimą figos lapą, kurį kaip kuklumo simbolį

naudojo Adomas ir Ieva. Antropologai įžvelgia žmogaus norą pasipuošti,

kad patiktų sau ir kitiems. Psichologai laikosi nuomonės, kad žmonėms

patinka keisti savo išvaizdą, viena iš tokios modifikacijos rūšių – naudoti

kūną dengiančius drabužius. Yra ir kitų būdų tai pasiekti, tarkim, įvairios

šukuosenos, kūno puošmenos ir kt. Tokių pokyčių asmuo imasi, siekda-

mas tapti labiau priimtinas kitiems, palaikyti bendrystę ir ryšį su kitais tos

pačios genties žmonėmis.

Primityvūs žmonės aptraukdavo savo kūną gyvūno oda ir kailiu, ir

taip išryškindavo atskiras kūno dalis. Įvairių dydžių, formų ir tekstūrų oda

buvo naudojama skirtingoms funkcijoms – apginti arba papuošti žmogaus

figūrą. Vėliau medžio žievės pluoštas buvo naudojamas apsisaugoti nuo

klimato ekstremumų. Tačiau drabužiai yra ne tik naudingi – jie turi daug

platesnę reikšmę. Ryšys tarp pirmykščių žmonių tikėjimo magija ir sėkmin-

gos medžioklės matomas paleolito eros uolų piešiniuose. Net ir šiandien

kai kurios gentys, kurios paprastai gyvena nuogos, taip pat ypatingomis

progomis dėvi drabužius.

Apie drabužių kilmę ir evoliuciją daugiausia žinoma iš archeologinių

radinių, senovinių piešinių ir figūrėlių. Drabužių atsiradimo data nuolat

kinta, nes archeologai suranda vis įvairesnių drabužių naudojimo faktų.

Tyrėjai teigia, kad drabužiai galėjo atsirasti maždaug prieš 540 000 metų.

Vienų požiūriu, drabužių kilmė galėjo sutapti su šiuolaikinių Homo sapiens

migracija iš šilto Afrikos klimato į šiaurę. Kitų požiūriu, drabužiai atsirado

dėl to, kad evoliucijos proceso metu žmonės prarado didžiąją dalį kūno

plaukų. Stiprūs šiaurinių regionų šalčiai vertė juos gintis aplinkoje randa-

momis medžiagomis, todėl ankstyviausios drabužių formos galėjo būti

73

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

pagamintos iš gyvūnų odos ir kailio, taip pat iš žievės, lapų ir surištos, apie

kūną apvyniotos žolės.

Bronzos ir geležies amžiais įrankiai, drabužiai ir kiti reikmenys keliavo

prekybos maršrutais. Daroma prielaida, kad kailiai, akmenys ir kt. galėjo

būti naudojami barteriniams mainams. Vyraujantis gyvūnų odų naudojimas

daugiausia buvo reikalingas dėl šilumos poreikio. Odos gabalai buvo susiu-

vami iš kaulo ar rago padarytomis adatomis, o vietoj siūlų buvo naudojami

arklio uodegos plaukai arba šiaurės elnių sausgyslės. Ankstyvojo amžiaus

drabužių išliko labai nedaug, nes audiniai, pagaminti iš augalinio pluošto,

pavyzdžiui, žolės, lino ir kt., yra neilgaamžiai.

Per ilgą drabužių kūrimo istoriją buvo svarbių aprangos raidos etapų.

Pirmame etape iš pluošto ir siūlų buvo gaminami tekstiliniai veltiniai. Tai

buvo primityvus veltinis ar demblis, pagamintas išmušant tam tikrų medžių

minkštą vidinę žievę. Susuktas ir dažytas linų pluoštas buvo rastas priešisto-

riniame urve Sakartvele. Paleolito (30 000–10 000 m. pr. m. e.) ir mezolito

(10 000–4000 m. pr. m. e.) amžiais ilgi plaukai, žolių pynės ir gyvūnų saus-

gyslės buvo naudojami ankstyvųjų ginklų ir kitų buities priemonių, naudotų

medžiotojų-rinkėjų bendruomenėse, gamyboje. 1988 m. Rusijos olose rasta

kaulinė adata, kurios amžius siekia 30 000 m. pr. m. e. Tai vienas seniausių

drabužių kūrimo įrankių. Šios adatos buvo naudojamos drabužių, saugančių

žmones nuo šalčio, siuvimui ir siuvinėjimui.

Neolito laikotarpiu (10 000 – 4500 m. pr. m. e.) išplito verpimas ir

audimas iš augalinio karnienos pluošto, linų, medvilnės, šilko ir vilnos.

Ankstyviausias austos vilnos audinys datuojamas maždaug 6500 m. pr. m. e.

Seniausias medvilninis audinys buvo rastas senoviniame Mohendžo Daro

mieste (Pakistanas), kuris egzistavo apie 2500 m. pr. m. e. Šilko tekstilė

neolito amžiuje klestėjo Kinijoje ir Japonijoje.

Seniausią siuvimo mašiną 1790 m. išrado anglų išradėjas Tоmаs Saintas.

Vėlesni išradėjai bandė sukurti geresnes siuvimo mašinas, tačiau šias technolo-

gijų lenktynes 1851 m. laimėjo amerikietis išradėjas Isaakas Singeris. Jo sukurta

siuvimo mašina dramatiškai pakeitė drabužių siuvimo būdą. Mechanizuotas ir

iš dalies automatizuotas tekstilės audimas buvo vienas svarbiausių pramonės

revoliucijos išradimų. Edmundas Саrtwrightas 1784 m. suprojektavo pirmą-

sias audimo stakles. XIX a. pabaigoje buvo sukurtos visiškai automatinės

74

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

(Nortrupo staklės) audimo staklės. Madingo dizaino, istoriškai vienetiniai

drabužiai buvo kuriami ir gaminami pagal kūno matmenis ir išskirtinai skirti

karališkiesiems asmenims. Vis dėlto, mados istorija prasidėjo tik tekstilės ir

drabužių pramonės (XVIII ir XIX a.) revoliucijos laikotarpiu.

Yra kelios drabužių ir mados kilmės teorijos. Pagal kuklumo teoriją

moters kuklumas reiškia tokią jos aprangą ir elgseną, kad būtų išvengta

netinkamo elgesio, ypač patrauklaus seksualumo. Kuklumo teorijos sekė-

jai teigia, kad moralė priklauso nuo kuklumo. Kitaip tariant, kuklumas yra

būdas įveikti gėdos jausmą, susijusį su kūno matomumu, ir dėl to ieškoti šios

apsaugos po drabužiais (3.14 pav.).

Kiti mano, kad kuklumas yra ne instinktyvus, o išmokstamas. Sąvoka

priklauso nuo įvairių kintamųjų, tokių kaip amžius, religija, kultūra, akty-

vumas, socialinis statusas ir asmeninės nuostatos. Kuklumas, pavyzdžiui,

kiek kūno ar odos gali būti atskleista arba paslėpta, skirtingose kultūrose

gali būti suvokiamas skirtingai. Tai, kas vienoje bendruomenėje laikoma

kuklumu, nebūtinai bus taip pat interpretuojama ir kitoje. Ankstyvieji pieši-

niai ir statulėlės įvairiose civilizacijose dažnai vaizduoja ir vyrus, ir moteris

nuogais kūnais. Drabužiai atliko svarbią socialinio statuso rodymo funkciją.

Pavyzdžiui, apdengto kūno apimtis galėjo rodyti socialinį statusą – laisvi

piliečiai ar vergai arba Romos imperijos laikais ištekėjusios moterys vilkėjo

ilgas sukneles, kurios visiškai dengė kūną (3.15 pav.). Kai kuriose civilizaci-

jose veidų dengimas rodė statusą – vienos moterys privalėjo nešioti šydus,

o kitoms to daryti nebuvo leista. Per Antrąjį pasaulinį karą buvo nustatytas

drabužių santykis, pavyzdžiui, moteriškų universalių kostiumų sijonai buvo

3.14 pav. Egiptietiški drabužiai aptraukdavo apatinę kūno

dalį ir nedengdavo viršutinių kūno dalių, daugiausia

jie būdavo drapiruoti ir klostyti (Ancient Egyptian,

Assyrian, and Persian costumes and decorations

(1920) (14761789471).jpg. Viešo naudojimo)

75

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

3.15 pav. Romėnų civiliniai drabužiai buvo skirstomi

į užsivelkamus per galvą ir apvyniojamus apie kūną

(https://www.pexels.com/photo/man-people-art-

historical-11106057/. Viešo naudojimo) standartizuoti iki kelių. XX a. devintajame dešimtmetyje, atsirandant rūbų

kostiumams, reikalavimai, kokius drabužius dėvėti darbo vietoje, taip pat

suvaidino didelį vaidmenį.

Civilizacijos istorija rodo, kad egzistavo ne tik kuklūs, bet ir netvarkingos aprangos stiliai, siekiantys sužadinti seksualinį susidomėjimą ir instink-tus. Artefaktai rodo, kad net prieš dėvint odinius ar augalinius drabužius,

kūnas buvo išdažomas ir padengiamas spalvotomis plunksnomis. Toks elge-

sys galėjo būti išmoktas stebint spalvingą kai kurių paukščių rūšių elgseną,

siekiant pritraukti kitos lyties dėmesį.

Pagal puošybos teoriją žmonės pradėjo puoštis net prieš pradėdami

dėvėti drabužius. Manoma, kad noras puoštis yra natūralus ir instinkty-

vus jausmas, skatinamas noro jaustis gerai pačiam ir atrodyti patraukliam

kitiems. Puošybos esmė yra pozityvi emocinė dėvinčiojo ir žiūrinčiojo reak-

cija. Puošybos teorija pabrėžia, kad puošimasis taip pat semiasi įkvėpimo iš

gamtos ir ją imituoja. Puošybos dizainas apima spalvas, tekstūras ir įvairių

medžiagų naudojimą. Mados dizaineriai nepritaria tradiciniam audinių kūri-

mui, perdirbimui ir masinei drabužių gamybai.

76

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

3.5. Tekstilės žaliavos

Tvariausios, ekologiškiausios ir tinkamiausios tekstilei yra ekologiškos kana-

pės, iš kurių galima gaminti bet ką – nuo maisto ir statybinių medžiagų iki

kosmetikos ir audinių. Po jų seka ekologiška medvilnė, ekologiškas linas,

perdirbti audiniai, liocelis (specialiuose tirpikliuose ištirpinta celiuliozė, iš

kurios formuojamas pluoštas), ekonilas (medžiaga, pagaminta iš sąvartynų

atliekų, tokių kaip pramoninis plastikas, audinių likučiai iš drabužių gamy-

bos įmonių, senų kilimų), Pinateks (biologiškai nesuyranti medžiaga, paga-

minta iš celiuliozės pluošto, išgaunamo iš ananasų lapų), Qmonos (voro šilko baltymas, augantis transgeniniame ožkos piene, iš kurio sausų miltelių, juos

išspaudžiant per plonas tuščiavidures adatas, gaminami siūlai). Labiausiai

žinomi natūralūs pluoštai yra medvilnė, linas, šilkas ir vilna. Natūralūs pluoš-

tai turi daug pranašumų, nes jie užtikrina didesnį oro pralaidumą nei dirbti-

niai arba sintetiniai pluoštai, dažnai gaminami nenaudojant stiprių cheminių

medžiagų, yra biologiškai skaidūs, todėl laikomi tvaresniais.

Vienas mažiausiai tvarių audinių yra poliesteris, po jo seka akrilas,

medvilnė (įprasta), viskozė, nailonas, ekologiška arba perdirbta medvilnė,

ekologiškos kanapės, ekologiški linai. Taip pat šiuolaikinėje tekstilės

pramonėje labai plačiai naudojami cheminiai pluoštai. Terminas „sinteti-

nis pluoštas“ reiškia dirbtinį pluoštą, pagamintą iš natūraliai neaptinkamų

medžiagų. Sintetiniai pluoštai gaminami gamyklose iš chemikalų ir perdir-

bami į pluoštus arba siūlus, kurie vėliau naudojami audimui arba mezgi-

mui. Dauguma sintetinių pluoštų pasižymi geru elastingumu, audiniai iš

sintetinių pluoštų mažai glamžosi. Iš sintetinių pluoštų pagaminti audiniai

paprastai yra patvaresni, pigesni ir lengviau prieinami negu audiniai iš

natūralaus pluošto. Dauguma sintetinių pluoštų nesuirdami gali pakelti

dideles apkrovas. Viskozės ir acetato audiniai yra lengvi ir lygūs, patrauk-

lios išvaizdos ir pasižymi geromis higieninėmis savybėmis. Poliamidinės

medžiagos yra patvarios, atsparios dilimui, tačiau sugeria riebalus ir

atstumia drėgmę, todėl yra nehigieniškos. Poliesteris taip pat yra labai

paklausus, nes plačiai naudojamas drabužių gamybai. Kai kurie sintetiniai

pluoštai labai aukštoje temperatūroje lengvai išsilydo ir net gali užsidegti,

todėl dėvint sintetinio pluošto drabužius visada yra rizika nusideginti,

77

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

ypač virtuvėje. Antra vertus, skirtingai negu natūralaus pluošto drabužiai,

jie nesugeria prakaito.

Medvilniniai audiniai gaminami iš medvilnės ir kitų pluoštų mišinio.

Lino pluoštas yra mažiau elastingas nei medvilnė. Iš jo pagaminti audiniai yra

grublėto paviršiaus, standesnės struktūros, juos pagaminti kainuoja brangiau.

Gyvūninės kilmės tekstilei naudojami šilkaverpių siūlai ir avių vilna.

Iš natūralių pluoštų pagamintos medžiagos paprastai yra brangesnės, nes

sintetinį pluoštą pagaminti lengviau. Natūralūs pluoštai plaunant traukiasi,

be to, jie yra ne tokie stiprūs. Kai audinyje natūralūs ir dirbtiniai pluoštai

maišomi, medvilnė skalbimo metu susitraukia, o sintetika paprastai nesu-

sitraukia. Vis dėlto, kuo daugiau natūralaus pluošto audinyje, tuo odai toks

audinys bus tinkamesnis. Verpalų verpimo metu susukami keli skirtingi

pluoštai, derinant skirtingus pluoštus, jų ilgius, skersmenis ar spalvas.

Tekstilė, drabužiai, mados lydi žmoniją tūkstančius metų, tačiau pasta-

ruoju metu daugėja smerkiančiųjų beatodairišką šios žmonių veiklos plėtrą.

Taigi, kur tekstilės raida peržengė raudonąsias linijas?

Kaip rodo skaičiavimai, vieniems medvilniniams marškinėliams paga-

minti prireikia 2 700 litrų gėlo vandens – tiek per pustrečių metų išgeria

vienas žmogus, o kur dar žemė medvilnei ir kitiems pluoštiniams augalams

auginti. Dėl dažiklių ir apdailos medžiagų, naudojamų gaminant tekstilę,

užteršiama apie 20 % viso pasaulio švaraus vandens. Skalbiant sintetinius

drabužius, į aplinką išleidžiama 35 % pirminių mikroplastikų. Per vieną

poliesterio drabužių skalbimą gali būti išplauta apie 700 000 mikroplas-

tiko dalelių ar plaušelių, kurie gana greitai gali atsidurti maisto grandinėje.

Plaunant sintetiką, į vandenyną per metus išleidžiama apie 0,5 mln. tonų

mikropluoštų. Tekstilės pramonei tenka 10 % visame pasaulyje išmetamo

anglies dioksido, arba 654 kg CO vienam žmogui per metus. Tai daugiau

2

negu jo išmeta aviacijos ir jūrų laivybos sektoriai kartu sudėjus.

Ypač daug susirūpinimo kelia sintetiniai pluoštai, kurių kiekis audiniuose

vis didėja. Sintetiniai pluoštai nesugeria vandens ar prakaito, tirpsta ir lengvai

dega, o užsidegę susitraukia į karoliukus, kurie prilimpa prie odos, taip pat

tokie pluoštai yra biologiškai neskaidūs.

Visame pasaulyje perdirbama mažiau nei 1 % drabužių, nes stokojama

tam tinkamų technologijų. Kiekvienas europietis kasmet sunaudoja beveik

78

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

26 kg ir išmeta apie 1 kg tekstilės gaminių. Panaudoti drabužiai dažniausiai

(87 %) sudeginami arba išvežami į sąvartynus. Krintant drabužių kainoms

drabužiai nešiojami trumpiau, žmonės atsikrato nebereikalingų rūbų, kurie

dažniausiai ne kam nors atiduodami, bet išmetami.

Tekstilės (mados!) pramonėje tiesiogiai ir netiesiogiai visame pasaulyje

dirba milijonai žmonių. Ši pramonė šiuo metu išmeta 10 % viso pasaulio

anglies dvideginio, o 2050 m. CO išmetimai pasieks 25 % pasaulio CO

2

2

išmetimų. Reikia nepamiršti prie jų dar pridėti drabužių atliekų taršą,

ypač kai kalbame apie greitąją madą. Kita vertus, daugumą žemos kokybės

medžiagų dažnai gamina šalys, naudojančios anglies ir dujų energetiką ar

žaliavas. Šias blogybes galima sumažinti gana paprastomis priemonėmis:

reikia pirkti kokybiškus drabužius, galima pirkti jau dėvėtus kokybiškus

drabužius, taip pat juos galima ir išsinuomoti.

Tekstilės gamybai sunaudojama daug vandens. Apskaičiuota, kad viso

pasaulio tekstilės ir aprangos pramonė 2015 m. sunaudojo 79 mlrd. kubinių

metrų vandens, kai visos ES ekonomikos poreikis 2017 m. siekė 266 mlrd.

kubinių metrų. Plėtojant medvilnės auginimą Vidurinės Azijos regione, dėl

irigacinių sistemų plėtros Amudarjos ir Syrdarjos upės nebepasiekia Aralo

jūros – ji, kartu ir visa jos fauna, sunyko.

3.6. Pesticidai

Pesticidai gali būti tiek biologinės kilmės, tiek sintetinės cheminės medžiagos.

Dar 2500 m. pr. m. e. žmonės naudojo pesticidus tam, kad apsaugotų savo

pasėlius. Pirmieji žinomi pesticidai buvo paprasčiausi sieros milteliai, naudoti šumerų (Mesopotamija) prieš 4 500 metų. Pesticidų evoliucija skirstoma į

penkias atskiras fazes: ankstyvasis kenkėjų valdymas (iki 1000-ųjų metų),

augalinių, gyvūninių arba mineralinių darinių naudojimas (1000–1850),

neorganinių produktų ir šalutinių pramonės produktų naudojimas (1850–

1940), sintetinių organinių junginių naudojimas (1940–1970), mažesnės

rizikos sintetinių organinių junginių naudojimas (nuo 1970 m. iki dabar).

Veiksmingų, saugių žmonėms ir nekenksmingų aplinkai pesticidų kūrimas

ir gamyba buvo iššūkis norint išmaitinti augančią planetos žmonių ir kitų

gyvūnų populiaciją. Kita vertus, buvo svarbu sukurti pesticidus, kurie keltų

79

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

mažesnę riziką natūraliems augalų priešams ir naudingiems organizmams.

Iki XV amžiaus kovai su pasėlių kenkėjais buvo naudojamos įvairios toksi-

nės medžiagos (arsenas, gyvsidabris, švinas). XVII a. kaip insekticidas buvo

naudojamas iš tabako lapų išgautas nikotino sulfatas. XIX a. buvo pradėti

naudoti dar du natūralūs pesticidai – piretras, gaunamas iš chrizantemų, ir

rotenonas, gaunamas iš tropinių daržovių šaknų. Rotenono turintys auga-

lai buvo naudojami lapus ėdantiems vikšrams naikinti ir jau šimtmečius tie

patys augalai buvo naudojami žuvims nuodyti. Iki XX a. šeštojo dešimtmečio

vyravo arseno pagrindu pagaminti pesticidai, tačiau 1975 m. juos pakeitė

organiniai fosfatai ir karbamatai. Manoma, kad „pesticidų era“ prasidėjo 1940–1950 metais, nes 1940-aisiais buvo pradėti gaminti dideli sintetinių

pesticidų kiekiai. Sparčiai vystomi augalinės kilmės „botaniniai“ pesticidai.

Tai piretroidai, rotenoidai, nikotinoidai ir ketvirtoji grupė, apimanti strichniną ir scilirozidą. 2010 m. buvo paskelbta apie naujos klasės fungicidų, vadinamų paldoksinais, sukūrimą. Jų pagrindas – natūraliai augalų išskiriamos apsauginės cheminės medžiagos, vadinamos fitoaleksinais, kurias vėliau

grybeliai detoksikuoja savo išskiriamais fermentais. Manoma, kad paldoksi-

nai yra saugesnė ir ekologiškesnė augalų apsaugos priemonė.

Labiausiai parduodamas pesticidas pasaulyje yra chlorpirifosas, kuris

naudojamas kukurūzams, sojų pupelėms, brokoliams, obuoliams, golfo aikš-

tynuose ir kitoje aplinkoje. Glifosatas naudojamas auginant genetiškai modi-

fikuotus augalus ir kaip „sausiklis“, pagreitinantis grūdinių kultūrų (kviečių,

avižų, miežių, valgomųjų pupelių ir keleto kitų kultūrų derliaus) brandą.

Glifosatu laukai purškiami maždaug prieš dvi savaites iki derliaus nuėmimo.

Pesticidai naudojami kenksmingais laikomiems organizmams naikinti,

pavyzdžiui, uodams, kurie gali perduoti mirtinas ligas, tokias kaip geltonoji

karštinė ir maliarija. Jais naikinami įvairūs gyviai (bitės, vapsvos ar skruz-

dėlės), galintys žmogui sukelti alergines reakcijas. Pesticidai gali užkirsti

kelią ligoms, kurias sukelia supelijęs maistas arba sugedę maisto produktai.

Parduotuvėse ir maisto saugyklose jie padeda suvaldyti graužikus ir vabzdžius,

kurie užkrečia ar užteršia maistą arba grūdus. Herbicidai gali būti naudo-

jami pakelės piktžolėms ir krūmynams naikinti. Jie taip pat gali sunaikinti

kenkiančias aplinkai invazines piktžoles. Tvenkiniuose ir ežeruose herbi-

cidai padeda kontroliuoti dumblių ir kitų vandens augalų plitimą, nes šie

80

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

augalai gali sukelti nemalonų vandens kvapą ar trukdyti žvejybai. Insekticidai

gali apsaugoti gyvūnus nuo ligų, kurias sukelia įvairūs parazitai, pavyzdžiui,

blusos. Įvairūs nekontroliuojami kenkėjai (termitai, pelėsiai) gali pažeisti

medines pastatų konstrukcijas. Tyrimai rodo, kad pinigai, žemės ūkyje išleisti

pesticidams, padeda sutaupyti keturis kartus daugiau lėšų dėl sumažėjusios

vabzdžių ir piktžolių padarytos žalos, padidėjusio javų derliaus ar atsirandan-

čių galimybių auginti įvairius augalus ištisus metus.

Nuo tada, kai atsirado sintetiniai organiniai pesticidai, naujų pesticidų

kūrimo strategijoje buvo nubrėžtos trys gairės: 1) pesticidų, kurie būtų

veiksmingi naudojant ypač mažas dozes, kūrimas, 2) pesticidų, kurie lengvai

skaidosi ir kurių likučių kiekis aplinkoje yra mažas ir 3) selektyvių toksiškų

agrocheminių medžiagų kūrimas. 1930–1950 m. veikliosios medžiagos

kiekis naudojamas ploto vienetui buvo nuo 1 iki 10 kg/ha. Šiuo metu pesti-

cidų veiksmingumas yra padidėjęs tiek, kad pakanka 10 g (ar mažiau)/ha.

Per pastarąjį dešimtmetį buvo sukurta daug (per 105) įvairių rūšių cheminių

pesticidų (fungicidų, insekticidų, nematocidų, akaricidų, herbicidų), taip pat ir biopesticidų. Iš jų 43 fungicidai, 34 insekticidai / akaricidai, 6 nematici-dai, 22 herbicidai. Tokia didelė pesticidų gausa dažnai neleidžia tikslingai

pasirinkti, ypač kai naujų produktų pristatymą lydi agresyvus reklaminis

triukšmas. Dauguma naujų pesticidų yra saugūs žmonėms ir nekenksmingi

aplinkai. Nors per pastarąjį dešimtmetį buvo aktyviai atliekami naujų pesti-

cidų, pagrįstų genomo informacija bei chemine biologija, tyrimai, praktiškai

jokių naujų produktų nebuvo sukurta.

Vis dėlto, intensyvus pesticidų naudojimas visada kelia tam tikrą riziką

ir didelį aplinkosaugininkų susirūpinimą. Daugiau nei 98 % purškiamų

insekticidų ir 95 % herbicidų nepasiekia tikslinės rūšies ir paskirties vietos,

o patenka į orą, vandenį, dirvožemį ir pažeidžia naudingus gyvūnus ar auga-

lus. Pesticidai yra viena iš vandens taršos priežasčių, kai kurie pesticidai yra

patvarūs organiniai teršalai ir prisideda prie dirvožemio, gėlių žiedadulkių

ar nektaro taršos. Pesticidų naudojimas gali neigiamai paveikti kaimynystėje

esančius žemės ūkio plotus, nes patys kenkėjai migruoja į kaimynystėje esan-

čius augalus, kuriems nenaudojami pesticidai. Pesticidų naudojimas prisideda

prie apdulkintojų mažėjimo ir mažina biologinę įvairovę, naikina paukščių

buveines ir kelia grėsmę nykstančioms rūšims. Ilgainiui kenkėjai pamažu

81

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

susikuria atsparumą pesticidui, todėl reikia naujo pesticido ar didesnės pesti-

cido dozės, o tai neišvengiamai didina aplinkos taršą.

Pesticidų likučių gali likti ant maisto produktų arba maistinių augalų.

Maisto kokybės kontrolės institucijos dažnai nustato didžiausius leistinus šių

likučių kiekius maisto produktuose. Dažnai neleidžiama nuimti pasėlių ar

naudoti gyvulininkystės produktų, jei jie neseniai buvo apdoroti pesticidais.

Daugeliui šių cheminių likučių, ypač chloruotų pesticidų dariniams, būdinga

bioakumuliacija, t. y. geba kauptis iki žalingo lygio organizme ir aplinkoje, o patvarios cheminės medžiagos gali pasiekti žmogų per maisto grandines ar

produktus, pradedant mėsa, paukštiena ir žuvimi, baigiant augaliniais aliejais,

riešutais ir įvairiais vaisiais bei daržovėmis.

Pesticidai dažniausiai klasifikuojami pagal paskirtį: herbicidai – kovai su

piktžolėmis, fungicidai – kovai su grybais ir grybeliais, zoocidai – kovai su

gyvūnais (daugiausia šiltakraujais), insekticidai – kovai su vabzdžiais, akarici-

dai – kovai su erkėmis, moliuskicidai – kovai su moliuskais, nematocidai – kovai

su nematodais, rodenticidai – kovai su graužikais, baktericidai – kovai su

bakterijomis, virucidai – kovai su virusais. 1940-aisiais gamintojai dideliais

kiekiais pradėjo gaminti sintetinius pesticidus ir jų naudojimas plačiai paplito.

Pesticidų naudojimas nuo 1950 m. išaugo 50 kartų ir dabar kasmet sunaudo-

jama per 2,3 mln. tonų pramoninių pesticidų. Bendroje pasaulinėje pesticidų

naudojimo statistikoje herbicidai sudaro 40 %, toliau seka insekticidai (17 %)

ir fungicidai (10 %). 75 % visų pesticidų pasaulyje naudojami išsivysčiusiose

šalyse, tačiau besivystančiose šalyse jų sunaudojimas taip pat nepaliaujamai

didėja. Pasaulio sveikatos organizacija apskaičiavo, kad trys milijonai žemės

ūkio darbuotojų besivystančiame pasaulyje kasmet sunkiai apsinuodija pestici-

dais ir net 25 milijonai darbuotojų kasmet gali lengvai apsinuodyti pesticidais.

Kenksmingiausi pesticidai yra atrazinas, flupiradifuronas, heksachlorbenze-

nas, glifosatas, metomilas ir rotenonas. Jie kelia ypatingą pavojų, nes pasižymi

bioakumuliacija, patvarumu vandenyje ir dirvožemyje, toksiškumu vandens

organizmams ir apdulkintojams (bitėms). Dažnai naudojami pesticidai, tokie

kaip organofosfatai ir karbamatai, gali sukelti raumenų mėšlungį, galvos svai-

gimą ir pykinimą. Kūdikiai taip pat gali nukentėti, kai motinos yra veikia-

mos pesticidų nėštumo metu, todėl jiems gali padidėti vystymosi sutrikimų

rizika. Po daugybės tyrimų rastos pesticidų sąsajos su vėžiu, Alzheimerio liga,

82

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

raidos sutrikimais, pasireiškiančiais dėmesio išlaikymo sunkumais ir per dideliu

aktyvumu ir net apsigimimais. Pesticidai taip pat gali pakenkti nervų sistemai,

reprodukcinei sistemai ir endokrininei sistemai. Pastarąjį dešimtmetį daugiau-

sia pesticidų naudoja Kinija (1 763 000 t), Jungtinės Valstijos (407 779 t),

Brazilija (377 176 t), Argentina (196 009 t).

Per pastarąjį dešimtmetį sukurti cheminiai pesticidai vaidino svarbų

vaidmenį pasėlių apsaugai. Tikimasi, kad jie vaidins tokį vaidmenį ir ateityje.

Vis dėlto matyti, kad pastaraisiais metais keičiasi pasaulinė pesticidų kūrimo

tendencija, nes palaipsniui pereinama nuo cheminių prie biologinių pesticidų.

Biopesticidai populiarėja kaip mažesnio poveikio aplinkai alternatyva įpras-

tiems sintetiniams pesticidams. Nereikia pamiršti, kad pesticidams yra ir kitų

alternatyvų, tokių kaip auginimo metodų pasirinkimas, biologinė kenkėjų

kontrolė, genų inžinerija, vabzdžių veisimosi trukdymo metodų taikymas.

Auginimo metodų pasirinkimas apima daugiarūšių augalų auginimą, sėjo-

mainą, pasėlių sodinimą tose vietose, kur negyvena juos pažeidžiantys kenkė-

jai, sodinimo laiką pagal tai, kada kenkėjai bus mažiausiai paveikūs, ir augalų,

kurie pritraukia kenkėjus nuo saugomų pasėlių, naudojimą. Dar viena pesticidų

naudojimo alternatyva yra kitų, su kenkėjais kovojančių organizmų paskleidi-

mas. Šie organizmai gali būti natūralūs grobuonys arba kenkėjų parazitai. Taip

pat gali būti naudojami biologiniai pesticidai, kurių pagrindą sudaro entomo-

patogeniniai grybai, bakterijos ir virusai, sukeliantys kenkėjų ligas. Šie metodai

tampa vis populiaresni ir dažnai yra saugesni nei tradiciniai cheminiai pesticidai.

3.7. Insekticido DDT (dichloro-difenil-trichloroetano) skrydis

Organinis insekticidas dichlorodifeniltrichloroetanas, dažniausiai žinomas kaip DDT, pasirodė 1942 m. per Antrąjį pasaulinį karą. Tuo metu, dėl susidariusių aplinkybių, jis buvo pripažintas šiuolaikinio mokslo stebuklu ir tikru

žmonijos gelbėtoju. 1943 m. Antrasis pasaulinis karas įžengė į paskutinįjį

etapą. Italijos antifašistinis judėjimas nuvertė diktatorių Benitoʼą Mussolinį.

Sąjungininkų pajėgos išsilaipino Neapolyje. Jų puolimas buvo sėkmingas ir

Neapolis buvo išlaisvintas. Bausdama už sukilimą prieš okupacines vokiečių

pajėgas, besitraukianti vokiečių kariuomenė suniokojo Neapolio vandens

ir kanalizacijos sistemą. Miestas, kuriame gyveno daugiau nei du milijonai

83

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

žmonių, liko be sanitarijai būtinų priemonių ir jau lapkričio mėnesį Neapolį

užklupo šiltinės epidemija. Nuo utėlių pernešamos ligos mirdavo vienas

iš keturių užsikrėtusiųjų. Mirusiųjų buvo tiek daug, kad šimtai kūnų buvo

tiesiog metami į gatvę, kraunami į vežimus ir vežami į laidojimo vietas.

Sąjungininkų pajėgų vadas generolas Dwightas Davidas Eisenhoweris susi-

siekė su Vašingtonu ir desperatiškai paprašė padėti suvaldyti nelaimę. Šiltinė

karų metu buvo žinomas civilių gyventojų žudikas ir JAV armijos mokslinių

tyrimų ir plėtros biuras tokiai įvykių eigai buvo pasirengęs, nes karo Ramiojo

vandenyno fronte JAV kariuomenė dėl maliarijos prarado daugiau vyrų

negu mūšiuose nuo japonų kariuomenės. Jau 1942 m. biuras sužinojo apie

Šveicarijos mokslininko Paulo Müllerio atradimą. Mokslininkas ieškojo

insekticido, skirto kovoti su audinių kailių kandimis. Jis į indą įpurškė nedi-

delį kiekį DDT preparato ir pastebėjo, kad jis naikina muses. Biuro ekspertai

greitai suprato DDT svarbą. Su chemijos bendrove „DuPont“ buvo sudary-

tos sutartys naująjį insekticidą gaminti dideliais kiekiais. Pesticidas, padė-

jęs įveikti maliariją Ramiajame vandenyne, dabar buvo panaudotas šiltinės

epidemijai Neapolyje kontroliuoti. Aplink miestą buvo įrengtos DDT milte-

lių purškimo stotys ir jau 1944 m. vasarį epidemija buvo suvaldyta (3.16 pav.)

(Davis, K. S., 1971).

3.16 pav. Britų kareivis išlaisvintus

Vokietijoje kalinius purškia DDT

(https://www.nytimes.com/2019/10/17/

science/nazi-ddt-malaria.html) 84

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

3.17 pav. JAV kareiviai būdavo

apipurškiami DDT milteliais (DDT

WWII soldier.jpg. Viešo naudojimo)

Sėkmė buvo tokia akivaizdi, kad Sąjungininkų vyriausioji vadovybė

pareiškė: „Nuo šiol DDT bus nuolatinis kariuomenės palydovas kovojant su

maliarija, šiltine, dizenterija ir vidurių šiltine“ (3.17 pav.) (Typhus in Naples,

2014).

Antrojo pasaulinio karo pabaigoje Didžiosios Britanijos ministras

pirmininkas Winstonas Churchillis pažymėjo, kad eksperimentai su DDT

milteliais parodė nuostabius rezultatus ir britų pajėgos juos plačiai naudos

Birmoje, Indijoje ir kituose Ramiojo vandenyno karinių veiksmų teatruose.

Už sukurtą insekticidą Paulis Mülleris 1948 m. gavo Nobelio fiziologijos ir

medicinos premiją. DDT 1874 m. pirmą kartą susintetino austrų chemikas

Othmaras Zeidleris. Preparato insekticidinės savybės buvo aprašytos vokie-

čių mokslininko Wolfgango von Leutholdo patente 1934 metais. Tačiau

praktiškai DDT insekticidinės savybės buvo aptiktos tik 1939-aisiais. DDT

yra bespalvė, labai hidrofobiška, kristališka kietoji medžiaga, skleidžianti

silpną cheminį kvapą. DDT vandenyje beveik netirpsta, tačiau pasižymi

geru tirpumu daugumoje organinių tirpiklių. Dėl „riebalus mėgstančios“

prigimties jis linkęs kauptis vabzdžių, laukinių gyvūnų ir žmonių riebali-

niuose audiniuose. DDT yra geriausiai žinomas iš kelių chloro turinčių pesti-

cidų, naudotų XX a. ketvirtajame ir šeštajame dešimtmečiais. 1945 m. DDT

85

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

buvo siūlomas ūkininkams kaip žemės ūkio insekticidas ir suvaidino svarbų

vaidmenį naikinant maliariją Europoje ir Šiaurės Amerikoje. Visa tai sukėlė

ekonominę paskatą stumti DDT į rinką ir parduoti jį valstybėms, ūkinin-

kams ir asmenims, siekiant padidinti maisto gamybą ir kontroliuoti epide-

minius susirgimus. 1955 m. Pasaulio sveikatos organizacija (PSO) pradėjo

maliarijos išnaikinimo programą šalyse, kuriose maliarijos paplitimo lygis

buvo mažas arba vidutinis. Uodų kontrolei, greitai diagnozei ir gydymui buvo

pasitelkta DDT. 2009 m. maliarijos kontrolei buvo pagaminta 3 314 tonų

DDT. Indija yra vienintelė šalis, vis dar gaminanti DDT ir yra didžiausia jo

naudotoja. Kinija DDT gamybą nutraukė 2007 metais.

DDT plačiausiai naudotas žemės ūkyje 1950–1980 m. laikotarpiu.

Kasmet visame pasaulyje buvo išbarstoma daugiau kaip 40 000 tonų insek-

ticido. Apskaičiuota, kad nuo 1940-ųjų pasaulyje iš viso buvo pagaminta

1,8 mln. tonų DDT. Vien JAV jį gamino per 15 bendrovių. Daugiausia DDT

buvo pagaminta 1963 m. – net 82 000 tonų. Bene didžiausią pavojų kėlė platus

DDT naudojimas žemės ūkyje (3.18 pav.). Insekticidas gali sutrikdyti natūra-

lią gamtinę pusiausvyrą, nes DDT žudo daugybę naudingų vabzdžių, sukelia

žuvų, paukščių ir kitos laukinės faunos žūtį, nes jie dažnai maitinasi nuo DDT

3.18 pav. DDT purškimas iš lėktuvo (1955. Ford

tri-motor spraying DDT. Viešo naudojimo)

86

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

kritusiais vabzdžiais arba tiesiogiai nuryja nuodų. Vabzdžiuose DDT paveikia

neuronų kanalus, o tai sukelia spazmus ir vabzdžio žūtį. Dvi trečiosios paga-

minto pesticido kiekio dar veikia gyvąjį pasaulį, nors daugelyje šalių jis uždraus-

tas jau prieš du dešimtmečius. Per atmosferą ir sausumos vandenis pasauliniame

vandenyne jo susikaupė apie 40 procentų pagaminto kiekio – beveik 600 tūkst.

tonų. Gana daug jo aptikta Grenlandijos ir Antarktidos leduose, pingvinų ir

šiaurės elnių mėsoje.

Tuo pat metu, kai DDT buvo pripažintas „pasaulio rytojumi“, vis plačiau

plito susirūpinimas dėl DDT gebos naikinti nekenksmingus ir naudin-

gus vabzdžius (ypač apdulkintojus), paukščius, žuvis ir pagaliau žmones

(3.19 pav.).

Kaip minėta pirmiau, 1955 m. PSO pradėjo maliarijos naikinimo

programą šalyse, kuriose buvo mažas arba vidutinis užsikrėtimo lygis.

Maliarija išlieka pagrindine visuomenės sveikatos problema daugelyje

šalių. 2015 m. visame pasaulyje

buvo 214 milijonų maliarijos atvejų,

mirė 438 000 žmonių. Net 90 % Žmonėse

xxx

xxx

mirčių teko Afrikai. Siekiant suma-

xxx

žinti maliarijos plitimą daugiausia

Didelėse

x xx xxx

kliautasi vykdoma uodų kontrole

žuvyse

naudojant DDT, greita diagnoze bei Mažose xxx xxx

gydymu. Vis dėlto, šios programos žuvyse

Zooplanktone

įvykdyti nepavyko, nes didėjo uodų

x xx x x

ir kitų parazitų tolerancija DDT.

Atogrąžų regionuose dėl nenutrūks-

x

x

tamo uodų gyvenimo ciklo ir pras-

Dumbliuose

tos infrastruktūros DDT buvo dar

mažiau veiksmingas. Afrikoje į pietus

3.19 pav. Toksinų kaupimasis maisto

nuo Sacharos ši programa dėl minėtų grandinėje. X žymi DDT koncentraciją,

sunkumų iš viso nebuvo taikoma.

milijoninėmis dalimis susikaupiančią

organizmo audiniuose ir riebaluose

1962 m. JAV biologė Rachelė

(dumbliuose 0,04 ppm, žmonėse

Carson išleido knygą „Tylusis pava-

13,55 ppm). Plėšrūnai toksinų kaupia

saris“, kurioje buvo aprašyta neribo-

daugiau negu jų aukos (The build up of

jamo DDT purškimo sukelta žala toxins in a food chain.svg. CC BY-SA 3.0)

87

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

gamtai, iki galo nesupratus jo poveikio ekologijai ir žmogaus sveikatai. Ji

išsamiai parodė, kaip DDT keliauja maisto grandinėse, kaip žūsta paukščiai,

lesdami toksinų turinčius sliekus, kaip DDT pasmerkia ankstyvai mirčiai

erelio jauniklius, kaip dvesia lašišos, nes DDT upių sraunumose sunaikino

vabzdžius, kuriais jos minta, kaip apipurkštose DDT pelkėse nuo traukulių

gaišta krabai. Ši knyga tapo viena iš žymių publikacijų, davusių pradžią aplin-

kosauginiams judėjimams pasaulyje. Svarbu pažymėti, kad chemijos pramonė

surengė agresyvią propagandos kampaniją, siekdama kontroliuoti, kad šios

mokslinės išvados nevirstų viešąja nuomone.

Tyrimai su gyvūnais parodė, kad DDT yra toksiška, galimai kancero-

geninė medžiaga. Stebint žmonių, turėjusių kontaktų su DDT, populiaciją,

nustatyta, kad DDT sukelia kasos, kepenų, krūties vėžį. Taip pat manoma,

kad DDT gali prisidėti prie kitų vėžio rūšių atsiradimo. Potencialus DDT

poveikio žmonėms mechanizmas siejamas su endokrininės sistemos suar-

dymu, diabetu, neurologinėmis problemomis, astma bei kitais susirgimais.

Ironiška, kad pagrindinis veiksnys drausti naudoti DDT Jungtinėse

Amerikos Valstijose buvo baltagalvio erelio (nacionalinio JAV paukščio)

ir didžiojo sakalo populiacijos atkūrimas po beveik visiško jų išnykimo.

Paukščiai, misdami daug DDT toksino turinčiais graužikais ar vabzdžiais,

organizme sukaupia daug šios medžiagos. Mokslininkai nustatė, kad DDT

kiekis paukščių kiaušinio lukštuose yra padidėjęs, pats lukštas suplonėjęs, o

sunkūs paukščiai perėdami sutraiško plonalukštį kiaušinį. Taigi, sprendimą

uždrausti DDT naudojimą labiau lėmė ne siekis valdyti maliarijos ar šiltinės

protrūkius, o siekis atkurti nacionalinio paukščio populiaciją.

Draudimas Amerikoje ir kitose turtingose šalyse, visų pirma dėl ekono-

minių priežasčių, pavertė neturtingų šalių žemės ūkio sektorius būti akty-

viais DDT priešininkais. Pavyzdžiui, Zimbabvės tabako gaminių patekimas į

Jungtinių Valstijų rinką buvo užblokuotas, nes siuntose rasta DDT pėdsakų.

Dėl šios priežasties Zimbabvės tabako ūkininkai tapo kovos su DDT lobistais.

DDT gamyba, prekyba ir naudojimas Lietuvoje buvo uždrausti 1996

metais. Priklausomai nuo sąlygų, DDT skilimo pusperiodis vandens telki-

nio dugno nuosėdose siekia iki 30 metų, tačiau yra duomenų, kad skilimo

pusperiodis vandens aplinkoje gali siekti ir iki 150 metų. Uždraudus DDT,

jo koncentracija Baltijos jūros aplinkoje reikšmingai sumažėjo. 1991-aisiais

88

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

Baltijos jūros vandenyje (Lietuvos dalyje) DDT koncentracija atskirose

tirtose vietose siekė 4,0–15,4 ng/L (1 nanogramas yra viena milijardinė

gramo dalis, ng/L = 1 000 ppt arba 10–9 kg/m3), o 2010–2019 metais DDT

ir jo metabolitų jau nebuvo aptikta.

DDT nebuvo įtrauktas į juodąjį sąrašą visame pasaulyje nes, kaip

teigiama, išgelbėjo milijonus gyvybių. Labiausiai paplitęs argumentas, palai-

kantis pesticidą, – jis gali būti naudojamas kovojant su maliarija Afrikos

šalyse, naikinant uodų populiacijas, kurios platina infekcinę ligą. DDT

yra vienas iš 12 pesticidų, kuriuos PSO rekomenduoja naudoti tik patal-

poms purkšti. Paradoksas, kad nedideliais kiekiais purškiamas namų viduje

(vienintelis būdas, kurį šiandien siūlo naudoti PSO) DDT greičiausia nėra

kenksmingas žmonėms ar aplinkai, nes galimą DDT žalą gerokai nusveria tai,

kad jis gali išgelbėti vaikų gyvybes. PSO paskelbė remianti DDT naudojimą

patalpose, tose Afrikos šalyse, kuriose maliarija tebėra pagrindinė sveikatos

problema, nurodydama, kad pesticido nauda yra didesnė už pavojų sveikatai

ir aplinkai. Ar naudoti DDT, ar ne, sprendžia atskiros šalys. Jo naudojimas

tebėra toks pat prieštaringas, kaip ir prieš dešimtmečius. Logika lyg sako, kad tai, kas žudo kenkėjus ar piktžoles, negali būti sveika žmogui. Organinių

junginių klasės pesticidai nuo 1945 m. išsaugojo septynis milijonus žmonių

gyvybių, užkirsdami kelią tokioms ligoms kaip maliarija, buboninis maras,

tripanosomozė ir vidurių šiltinė, tačiau organochloridai kaupiasi žemėje,

vandenyje ir organizme, medžiaga sunkiai pašalinama ir lėtai yra (DDT suyra

tik per 70 metų). Vis dėlto, mūsų sudėtingame ir persipynusių interesų pasau-

lyje, net ir nustačius pesticido žalą, ją dar reikia moksliškai įrodyti, paskui

ir teisiškai pagrįsti. Reikia labai didelių pasekmių aplinkai ir žmonių svei-

katai, kad nepaisant verslo interesų, šis pesticidas apskritai būtų uždraustas

(Sonnenberg, J., 2015). Deja, prie tokios pat labai blogos reputacijos šiuo

metu sparčiai artėja kitas insekticidas. Tai glifosatas, labiau žinomas komerciniu pavadinimu „Roundup“. DDT kūrimo, gamybos ir naudojimo raida

atskleidė sudėtingus žmonijos santykius su gamtos mokslais. 1940–1950 m.

visuomenės sveikatos pareigūnai tiesiogine to žodžio prasme purškė ant pilie-

čių minios DDT iš žarnų. Kiek DDT padėjo sumažinti maliarijos protrū-

kius, vyksta diskusijos, tačiau ir šiandien jis vis dar naudojamas pasaulyje

kaip vertinga kovos su ligomis priemonė. DDT neabejotinai daro niokojantį

89

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

poveikį aplinkai ir sveikatai, todėl daugelį metų stengiamasi jį pažaboti, net

sumenkinant ar ignoruojant DDT naudą (Kinkela, D., 2011).

Ne tik naudojant pesticidus, bet ir juos gaminant galimos didelės nelai-

mės. 1984 m. pesticidų gamykloje Bopale (Indijoje) įvyko viena didžiau-

sių pasaulio istorijoje pramonės katastrofų. Tankiai gyvenamoje vietovėje

daugiau kaip pusė milijono žmonių buvo paveikti pažeme pasklidusių meti-

lizocianato (MIC) dujų. Metilizocianatas – neįtikėtinai toksiškas jungi-

nys, paprastai naudojamas gaminant pesticidus. Oficialiais duomenimis, iš

karto mirė 2 259 žmonės. 2006 m. Indijos Vyriausybės pareiškime teigta,

kad nuotėkis sukėlė 558 125 sužalojimus, įskaitant 38 478 laikinus dalinius

sužalojimus ir maždaug 3 900 sunkių ir tokių sužalojimų, dėl kurių žmonės

visam laikui tapo neįgalūs. Kitais skaičiavimais, per dvi savaites mirė 8 000

žmonių, o dar 8 000 ar daugiau mirė nuo dujų sukeltų ligų. Įmonėje buvo

trys požeminės 68 000 litrų MIC skysčio talpyklos. Per 45–60 minučių iš

rezervuaro į atmosferą pateko apie 30 tonų MIC. Be MIC, dujų debesyje

taip pat buvo chloroformo, dichlormetano, vandenilio chlorido, metilamino,

dimetilamino, trimetilamino ir anglies dioksido, kuris buvo rezervuare arba

susidarė talpykloje dėl MIC, chloroformo ir vandens reakcijos.

Kaip ir kalbant apie daugelį kitų mokslo laimėjimų, DDT ir jį supan-

čios nuostatos nėra nei objektyvios, nei be priekaištų. Jos tiesiog atspindi

nuomones, vienu ar kitu istoriniu laikotarpiu dariusias įtaką visuomenei, o

ne absoliučią tiesą.

3.8. Nuodingosios dujos ir toksinės medžiagos

Cheminis ginklas – vienas pražūtingiausių išradimų žmonijos istorijoje.

Toksinių medžiagų kaip ginklo naudojimas turi tūkstantmetę istoriją. Jau

senovėje medžiojant buvo naudojami užnuodyti ginklai (iečių ar strėlių

antgaliai), užnuodytas vanduo (žvejyba) ar gyvūnų apnuodijimas deginamų

toksiškų medžiagų dūmais. Nuodingosios ar toksiškos medžiagos buvo

natūralios kilmės, išgaunamos iš augalų, grybų ar kai kurių gyvūnų (gyva-

čių, tarantulų). Kai kurios medžioklėse naudotos nuodingosios medžiagos

vėliau buvo pritaikytos tarpusavio karuose. Deja, nuodingosios medžiagos,

skirtos kovoti su išorės ar vidaus priešais, naudojamos iki dabartinių laikų.

90

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

Viduramžiais, išradus paraką, buvo sukurti nauji nuodingųjų medžiagų

perkėlimo į priešininko aplinką būdai (toksiškomis medžiagomis užtaisy-

tos granatos, artilerijos sviediniai). Prasidėjus pramonės revoliucijai atsirado

daugiau nuodingųjų medžiagų transportavimo priemonių ir kariaujančios

valstybės nevengė tuo pasinaudoti. Pavyzdžiui, Krymo kare (1853–1856),

puolant Sevastopolį, siūlyta naudoti sieros dioksido dujas deginant sierą.

JAV pilietiniame kare buvo siūlymų naudoti artilerijos sviedinius, užpildytus

binarinės sistemos nuodingomis dujomis (kalio cianidu ir vandenilio chlo-

rido rūgštimi), arsenu, pipirinėmis dujomis.

Cheminio ginklo gamybą ir naudojimą ne kartą draudė įvairūs tarptau-

tiniai susitarimai, tačiau vis dar susiduriama su cheminio ginklo naudojimo

atvejais. Nuodingosios medžiagos skirstomos į kelias grupes:

– nervus paralyžiuojančios: VX (0,01), zarinas (0,075), ciklozarinas (0,05), zomanas (0,03), tabunas (0,4), „Novičiok“ (nuo 5 iki 8 kartų toksiš-kesnis už VX); pažeidžia nervų sistemos veiklą, prasideda traukuliai, o vėliau

ištinka paralyžius;

– troškinančios (dusinančios): chloras (6,0), fosgenas (3,2), difosgenas (1,0); pažeidžia plaučių audinius;

– odą žeidžiančios: liuizitas (3,75), ipritas (1,35); pažeidžia odą (sukelia pūlinius), akis, kvėpavimo takus, plaučius;

– bendrojo veikimo: chlorcianas, ciano anglies rūgštis (0,5); patekusios į

organizmą sutrikdo deguonies perėjimą iš kraujo į audinius.

Vertinant cheminio ginklo pavojingumą, naudojamas specialus para-

metras – vidutinė mirtina koncentracija. Ji rodo, kiek miligramų medžia-

gos turi būti viename litre oro, kad įkvėpęs medžiagos žmogus mirtų per

minutę (medžiagos mirtina koncentracija (mg/min.) nurodyta skliaustuose

po medžiagos pavadinimo).

Lemiamu lūžiu cheminių ginklų istorijoje buvo Pirmasis pasaulinis

karas. Pirmasis cheminis ginklas šiame kare buvo ašarinės dujos. Prancūzų

armija 1914 m. pirmoji išbandė granatas su ašarinėmis dujomis. Vokiečiai

1915 m. pirmą kartą fosgeno ir chlorino junginius panaudojo prieš britus:

išleista 88 t dujų, 1 069 žmonės buvo traumuoti, 69 žuvo. Šiame kare iš viso

pagaminta apie 36 600 t fosgeno. Tai buvo antrasis pagal kiekį cheminis

ginklas Pirmajame pasauliniame kare po chlorino (93 800 t). Iš viso karo

91

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

metu pagaminta 190 000 t cheminio ginklo. Pirmajame pasauliniame kare

populiariausios ir efektyviausios dujos buvo vokiečių sukurtas ipritas. Tokio

ginklo panaudojimą lėmė kelios priežastys: didelio masto karo konfliktas,

aukšto lygio mokslo ir technologijų pasiekimai, sukaupti ginklų arsenalai,

sparti chemijos pramonės plėtra, įprastų šaudmenų stygius ir ilgalaikis statiš-

kas (tranšėjinis) karo pobūdis. Cheminiu ginklu siekta pralaužti priešininko

gynybą ir pereiti prie mobilių karo veiksmų. Ši strategija nepasiteisino, tačiau

ji rodė didelį cheminio ginklo efektyvumą ir kariuomenės jį vertino kaip

svarbią operacinę-taktinę kovos priemonę. Kovojančios pusės palaipsniui

didino cheminio ginklo naudojimo mastą. Didžiosios kovojančios valstybės

(Vokietija, Prancūzija, Didžioji Britanija, Rusija ir JAV) pagamino daugiau

kaip 200 000 t cheminio ginklo medžiagų. Jomis buvo užtaisomi artileri-

jos ir minosvaidžių sviediniai, rankinės granatos ir netgi šautuvų šoviniai.

Užtaisams buvo naudojamas chloras, fosgenas, difosgenas, chlorpikrinas,

vandenilio cianidas, o karo pabaigoje – ir garstyčių dujos ar kiti dirginantys

aerozoliai. Nors greitai buvo sukurtos ir masiškai gaminamos dujokaukės,

tačiau cheminis ginklas iš aktyvių karo veiksmų pašalino apie vieną milijoną

karių, iš kurių apie 10 % mirė. Cheminis ginklas turėjo didelį psichologinį

poveikį ir sustiprino įprastinių ginklų kovinį efektyvumą.

Po Pirmojo pasaulinio karo visuomenė, matydama cheminio ginklo

nehumaniškumą, buvo nusistačiusi prieš tolesnį jo naudojimą, bet chemi-

nis ginklas jau buvo tapęs neatsiejama valstybių karinės doktrinos dalimi.

Pirmosios kartos cheminis ginklas buvo naudojamas pilietiniame kare

Rusijoje, ispanų ir prancūzų kariuomenės jį naudojo Maroke, Italijos

kariuomenė – Abisinijoje, Japonijos kariuomenė – Mandžiūrijoje. Lėktuvai,

aprūpinti bombomis ir nuodingų medžiagų purškimo įtaisais, galėjo giliai

prasiskverbti į priešo užnugarį, kelti grėsmę miestams ir pramoniniams

kompleksams, trikdyti strateginę pusiausvyrą. Cheminio ginklo arsenalai

augo, buvo kuriamos naujos kovinės medžiagos. Nervus paralyžiuojančios

tabuno, zarino dujos tapo antrosios kartos cheminių ginklų pagrindu.

Antrojo pasaulinio karo metu kovojančios valstybės buvo sukaupusios per

400 000 t įvairių rūšių cheminio ginklo. Karo pabaigoje Vokietija sukūrė du

naujus ginklus – zariną ir zomaną. Zarinas greitai garuoja, tad karštą vėjuotą

dieną užteršimas gali išnykti jau po pusvalandžio ar valandos. Nuodingi zomano

92

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

garai, kaip ir zarino, yra pavojingi, ypač patekę ant odos. Iki 1944 m. Vokietija

sukaupė daugiau kaip 12 000 t tabuno ir zarino atsargų. Europoje karo metu

cheminis ginklas nebuvo panaudotas, jį ribotai naudojo Japonija kovose su

Kinija. Po Antrojo pasaulinio karo svarbiausia ginkluotės kūrimo kryptimi tapo

branduolinių technologijų vystymas, nors buvo kuriama ir cheminė ginkluotė.

Kelios Vakarų šalys (pirmiausia Didžioji Britanija, vėliau – Švedija) atrado

fosforo organinius junginius, kurie pavadinti V agentais. Vienas efektyviau-

sių tokių junginių buvo VX medžiagos. SSRS sukūrė savo V versiją – beveik

tokią pačią, tik kiek lėčiau garuojančią ir ilgiau išsilaikančią – R-33. VX garų

nuodingumas yra apie 15 mg/m3/min., t. y. maždaug tris kartus didesnis nei

zarino. V grupės medžiagos lėtai skildavo aplinkoje: netgi karščiausiu metu

užterštumas laikydavosi apie 4–7 dienas, o civiliams pavojingas užterštumas

likdavo iki kelių mėnesių.

Po Šaltojo karo Jungtinės Amerikos Valstijos plėtojo trečiosios kartos

cheminio ginklo kūrimo programas, o Sovietų Sąjunga kūrė savo cheminį

ginklą („Foliant“, „Novičiok“) ir naujus, ketvirtosios kartos, cheminių ginklų

projektus, t. y. pradėjo kurti binarinius cheminius ginklus. Dėl technologinių

sunkumų šie bandymai nebuvo sėkmingi. Šaltojo karo laikotarpiu cheminiai

ginklai buvo perduodami trečiojo pasaulio šalims, kurioms šis ginklas buvo

branduolinio ginklo alternatyva. Antai Irakas sukaupė daugiau kaip 3 800 t

cheminio ginklo (garstyčių, tabuno, zarino), kurį panaudojo kare su Iranu ir

malšindamas vietinius šalies gyventojus kurdus.

1997 m. buvo pasirašyta tarptautinė Konvencija dėl cheminio ginklo

kūrimo, gamybos, kaupimo ir panaudojimo uždraudimo bei jo sunaikinimo.

Konvenciją pasirašiusios šalys paskelbė apie 71 000 t sukauptų cheminių

ginklų atsargų. Didžiausias atsargas deklaravo Rusija (40 000 t) ir JAV

(30 000 t), likusi dalis buvo Albanijoje, Indijoje, Irake, Pietų Korėjoje,

Libijoje ir Sirijoje. Iki 2012 m. daugiau kaip 51 000 t (apie 72 %) cheminių

ginklų buvo sunaikinta.

3.9. Biologinis ginklas

Biologinis karas yra biologinių toksinų arba infekcinių gyvūnų, tokių kaip

bakterijos, virusai, vabzdžiai ir grybeliai, naudojimas siekiant nužudyti,

93

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

pakenkti žmonėms, gyvūnams ar augalams arba

padaryti juos neveiksnius karo metu. Biologiniai

ginklai yra gyvi organizmai arba besidauginantys

subjektai (t. y. virusai, kurie ne visuotinai laikomi

„gyvaisiais“). Entomologinis (vabzdžių) karas yra

biologinio karo porūšis. Biologinis ginklas yra

masinio naikinimo ginklas, kurio veikimas pagrįs-

tas žmonių, gyvulių ir augalų ligas sukeliančio

3.20 pav. Septiceminio

užkrato paskleidimu. Jis būna mirtinas ir susarg-

maro sukelta kojos

dinantis. Užkratas yra patogeniniai organizmai

nekrozė (PlagueTypes.

(virusai, bakterijos, riketsijos, grybeliai), nuodijan-

jpg. Viešo naudojimo)

tieji jų gyvensenos produktai, mikrobų ir virusų

genetinė medžiaga. Nors biologinės ir cheminės medžiagos tiesiogine prasme

nėra ginklai, jos gali pridaryti daug žalos (Types of Bioweapons, 2015).

Biologinis ginklas nėra naujovė. Senovėje dažnai būdavo užnuodijami

geriamojo vandens šaltiniai, strėlių antgaliai kišami į pūvančius lavonus,

kad net menkas įbrėžimas sukeltų infekcinį susirgimą. XIV a. totoriai kata-

pultomis mėtė maro aukų kūnus per Juodosios jūros Kafos uosto sienas,

norėdami sunaikinti jo gyventojus. Sukelta maro epidemija per trejus metus

nušlavė beveik trečdalį Europos gyventojų (3.20 pav.). Šiaurės Amerikoje

britai užkrėtė indėnus raupais ir per kelis mėnesius sukėlė raupų epidemiją.

Biologinio ginklo sąvoka susiformavo per Pirmąjį pasaulinį karą.

Vokiečiai planavo užkrėsti juodlige kariuomenės maisto šaltinį – galvijus,

ar sukelti choleros epidemiją Italijoje. Juodligė yra bakterijų rūšis, vadinama

Bacillus anthracis (3.21 pav.). Įkvėpus, virškinant ar patekus ant odos, šios bakterijos gali užkrėsti. Manoma, kad mirštamumas nuo juodligės siekia iki

95 %, nors per 2001 m. rugsėjo–spalio mėn. juodligės priepuolius mirtin-

gumas buvo 50 %. Per 2–4 dienas nuo poveikio pradžios aukoms pasireiškia

į gripą panašūs simptomai (karščiavimas, šaltkrėtis, prakaitavimas, negalavi-

mas, neproduktyvus kosulys ir diskomfortas krūtinėje). Sergantys gyvuliai,

išskirdami juodligės lazdeles su išmatomis ir šlapimu, užkrečia dirvožemį

ir žolę, taip užkrėsdami kitus besiganančius žolėdžius. Laukuose, kuriuose

užkasti nuo juodligės kritę gyvuliai, šios sporos išsilaiko iki kelių dešimt-

mečių. Tačiau juodligė nėra užkrečiama, o jei ji greitai gydoma, sergantysis

94

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

gali pasveikti. Juodligę galima gana

lengvai kontroliuoti ir ji neplinta

kontaktuojant tarp žmonių, todėl ja

naudojasi žmonės, bandantys kam

nors grasinti. Juodligės ir kitus biolo-

ginius ginklus ypač sparčiai gamino

Japonija, JAV, Sovietų Sąjunga,

Vokietija ir Didžioji Britanija.

Antrojo pasaulinio karo metu

japonai maro bakterijomis apkrėtė

3.21 pav. Lazdelės formos juodligės

Čekjango (Kinija) provincijos civi-

bacilos (geltonos) ir eritrocitas

lius gyventojus, o 1942 m. Nankine (raudonasis) (Anthrax color enhanced

išdalijo vaikams juodlige užkrėstą

micrograph.jpg. Viešo naudojimo)

šokoladą. 1942 m. prie Stalingrado

rusai bandė panaudoti biologinį ginklą prieš vokiečius, tačiau užsikrėtė ir

patys. Britai juodligės sporų bombą išbandė su avimis Grinjardo įlankoje

(Škotija) ir ši sala 45 metus tapo negyvenama.

Raupų simptomai paprastai pasireiškia per 10–12 dienų nedideliu karš-

čiavimu ir negalavimu. Po šių pirmųjų požymių atsiranda didelis karščia-

vimas, išsekimas ir įvairūs pažeidimai. Mirštamumas nuo raupų siekia iki

30 %. Raupai yra užkrečiami, todėl raupais sergančiais pacientais besirū-

pinantiems žmonėms reikia specialių apsaugos priemonių. Tikėtina, kad

biologinis ginklas, kuriame yra raupų, atsiras, nes liga yra labai užkrečiama.

Didelė tikimybė, kad liga ilgainiui sugrįš pas žmones, kurie ir sukūrė šį ginklą.

Tuliaremija – ūminė bakterinė infekcija. Tuliaremijos židinių randama

daugelyje šiaurinio pusrutulio šalių. Kartu su maru, cholera, antraksu ir

kitomis infekcijomis tuliaremija yra klasifikuojama kaip ypač pavojingas

susirgimas. Tuliaremijos lazdelė – labai stiprus mikroorganizmas. Jis išlieka

gyvybingas vandenyje esant 4 °C temperatūrai, o bakterijos miršta, kai yra

tik aukšta temperatūra ir naudojamos dezinfekavimo priemonės. Žmogaus

jautrumas tuliaremijai labai didelis, nes liga suserga beveik 100 % užsikrė-

tusiųjų. Susirgus tuliaremija paprastai kūno temperatūra pakyla iki 38–40

laipsnių, ji sukelia intoksikaciją, silpnumo pojūtį, raumenų ir galvos skaus-

mus. Karščiavimas gali trukti savaitę, dvi ar net tris mėnesius. Tuliaremijos

95

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

bakterijos gali plisti įvairiais būdais, įskaitant aerozolinių bakterijų įkvėpimą,

per nariuotakojų (erkės ar blusos) įkandimus. Bet kurioje vietovėje, kurioje

yra erkių, gali kilti pavojus užsikrėsti šiomis bakterijomis. Šios bakterijos gali

būti panaudotos biologiniame ginkle. Tinkamai gydant, mirštamumas yra

mažesnis negu 2 %, tačiau biologinio ginklo panaudojimo atveju daugelis

jokio gydymo negaus ir mirštamumas gali siekti iki 60 %.

Ebolos hemoraginė karštligė – sunki, dažnai mirtina liga, kurią sukelia

Ebolos virusas. Ji labiausiai paplitusi Afrikoje. Nuo šios ligos miršta 50–90 %

užsikrėtusiųjų (3.22 pav.). Ji plinta per kraują ir kūno skysčius, neplinta per

aplinkos daiktus, neužterštus krauju ar kūno skysčiais. Ebola turi keletą simp-

tomų, kurie panašūs į gripo simptomus, bet taip pat sukelia vidinį kraujavimą.

Nėra žinomų Ebolos gydymo būdų. Kadangi Ebolos virusas plinta per kūno

skysčius, karo metu ligoninėms kiltų didžiulė rizika pernešti ligą per netin-

kamai išplautą patalynę.

Karpažolinių šeimos žolinis augalas ricinmedis natūraliai auga

Viduržemio jūros regiono rytuose, Indijoje, Rytų Afrikoje. Iš ricinmedžio

sėklų (pupelių) išgaunamas ricinas yra nuodas (3.23 pav.). Šios pupelės auginamos visame pasaulyje ricinų aliejui gaminti, tačiau nuodai yra šalutinis

aliejaus gamybos produktas. Šią medžiagą galima naudoti kaip biologinį

ginklą, nes žmogui nužudyti reikia tik kelių ricinos grūdelių. Ricinas gali

prasiskverbti per maistą, vandenį ir net orą, todėl šis nuodas gali plisti įvai-

riais būdais. Nuodai neleidžia būtiniems baltymams patekti į žmogaus orga-

nizmo ląsteles, todėl jos miršta. Susirgimo simptomai gali pasireikšti praėjus

3.22 pav. Ebolos viruso virionas (Ebola

virus virion.jpg. Viešo naudojimo)

96

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

3.23 pav. Ricinmedžio sėklos (pupelės)

(Castor beans1.jpg. CC BY-SA 3.0)

keturioms valandoms po sąlyčio ir jų intensyvumas priklauso nuo to, ar

nuodai buvo įkvėpti, ar nuryti. Vaistų ligai išgydyti nėra, tačiau išgyvenamu-

mas padidėja, jei organizmas gali kuo greičiau atsikratyti nuodų (plauti kūną,

jei nuodų pateko ant odos, priverstinai vemti, jei jis buvo nurytas). Ricinas

yra labai pavojingas, nes gali būti perduodamas įvairiais būdais. Pavyzdžiui,

jei tiekiamas vanduo būtų užkrėstas, rizikuotų kiekvienas, kuris gėrė vandenį.

Didmiesčiuose liga grėstų milijonams žmonių.

Botulizmas – itin reta liga. Ją sukelia bakterija, gaminanti nervų sistemą

pažeidžiantį toksiną, dėl kurio žmogų gali paralyžiuoti. Natūraliai užsikrečiama

valgant užterštą maistą arba nurijus aerozolinių sporų. Šios ligos simptomai yra

raumenų silpnumas, neaiški kalba, dvigubas matymas ir net galūnių paralyžius.

Botulizmą galima gydyti uždedant pacientui respiratorių ir skiriant antitok-

sinų. Ligoniui pasveikti gali prireikti mėnesių. Aerozolinės sporos, pavyzdžiui

viešajame transporte, gali sukelti pavojų daugeliui atsitiktinių žmonių.

Yra ir daugiau pavojingų ligų sukėlėjų, kurie gali būti panaudoti kaip

biologiniai ginklai: koksieliozė, pasiutligė, ŽIV, hantavirusai, geltonasis drugys ir kiti (Oldstone, M., 2010). Po Antrojo pasaulinio karo buvo sukurta mažiausiai 10 skirtingų biologinių medžiagų – bakterijų, virusų ir mikrobų,

skirtų žmonėms bei svarbioms žemės ūkio kultūroms apkrėsti. SSRS ir JAV

sukaupė didžiulius juodligės bakterijų kiekius bei sukūrė šio ginklo pasklei-

dimo priemones – bombas ir išpurškiamus aerozolius, kuriuos gali gabenti

lėktuvai ar raketos.

97

CH E M I JOS PROV E R Ž I S

Biologinis ginklas yra labai klastingas – ore kybantys bakterijų ar virusų

debesėliai yra beveik nematomi ir bekvapiai. Paskleistas ore kaip mikro met ro

dydžio dalelių aerozolis jis tampa masinio naikinimo ginklu. Mažyčiai laše-

liai sklendžia ore didelį atstumą, o įkvėpti giliai į plaučius sukelia pavojingas

sistemines infekcijas. Dėl biologinių medžiagų įvairovės jas sudėtinga aptikti:

tai gali būti bakterijos, virusai ar negyvi bakterijų toksinai. Šiuo metu moksli-

ninkai kuria ankstyvojo perspėjimo sistemas. Jose naudojamos technologijos

apima DNR (deoksiribonukleorūgštį) ir antikūnus naudojančius biolustus,

taip pat elektronines nosis, galinčias užuosti mirtinus mikrobus. Nors yra

sukurta įvairių biologinio ginklo detektorių, jų efektyvumas ir užkrato nusta-

tymo sparta yra nepakankami.

Tarptautinę Konvenciją dėl bakteriologinių ir toksinių ginklų kūrimo,

gamybos ir saugojimo uždraudimo bei jų sunaikinimo 1972 m. pasirašė

160 valstybių, tačiau 34 valstybės šios konvencijos dar nepasirašė. 1975 m.

įsigaliojusi konvencija faktiškai uždraudė kurti, kaupti ir naudoti biologinį

ir cheminį ginklą. Deja, ji nedraudė plėtoti mokslinius tyrimus. Ekspertai

mano, kad tokie tyrimai vykdomi ir toliau. Sovietų Sąjunga tęsė labai slaptas

šio ginklo kūrimo programas iki pat 1990-ųjų. 1979 m. Sverdlovske (dabar

Jekaterinburgas), keičiant užsikimšusį filtrą, iš karinės įmonės mikrobio-

loginio įrenginio pasklidusios juodligės sporos pražudė apie 100 žmonių.

Biologiniai ginklai kartais vadinami vargšų atomine bomba. Pasigaminti

biologinį ginklą gali net ekonomiškai silpnos valstybės – tam nereikia bran-

gios įrangos ir infrastruktūros, pigesnė ir žaliava.

Mokslo pasaulyje vis daugiau nerimo kelia modernioji biotechnologija.

Neseniai buvo paskelbtas choleros DNR kodas, baigiama išaiškinti kitų

mikroorganizmų, tarp jų sukeliančių juodligę, marą, dizenteriją, vidurių

šiltinę, genomus. Šie tyrimai, be abejo, bus pritaikyti praktiniams gydymo

tikslams, tačiau ar nebus šiais rezultatais pasinaudota kuriant naujos kartos

siaubingos naikinančios galios biologinį ginklą? Jau dabar yra galimybė kurti

genetiškai naujas biologines medžiagas ir naujomis savybėmis pasižyminčius

biologinius ginklus.

98

4 SKYRIUS

GENETIŠKAI MODIFIKUOTI

ORGANIZMAI

4.1. Genetinio modifikavimo technologijos

Genetiškai modifikuotas organizmas – tai toks organizmas, kurio genome yra

atsiradęs bent vienas naujas genas, nesantis gamtinėse tos rūšies organizmų

formose. Paprastai genetiškai modifikuotais organizmais vadinami transgeni-

niai organizmai, į kuriuos, naudojant genų inžinerijos technologijas, perkelti

kitos rūšies natūralūs ar modifikuoti genai. Žmonės dažnai neskiria genų

redagavimo technologijų nuo genetinio modifikavimo (4.1 pav.). Genetinis

modifikavimas apima genų įterpimą į DNR iš skirtingų augalų ar net gyvūnų

rūšių. Taip sukuriamos naujos veislės, kurios negali būti išaugintos kryžminant.

a

b

4.1 pav. a – genų redagavimas – tai nedidelės DNR

dalies įterpimas arba pašalinimas; b – genetinis

modifikavimas – tai nedidelės DNR dalies iš kito

augalo ar gyvūno įterpimas (Ghosh, P., 2023)

99

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

Žmonės tūkstančius metų keitė rūšių genomus taikant dirbtinę atranką,

o pastaruoju metu – mutagenezę (organizmo paveldimų pakitimų arba muta-

cijų atsiradimo procesą). Genų inžinerija, kaip tiesioginis žmonių manipu-

liavimas DNR, nesusijęs su veisimu ir mutacijomis, egzistuoja tik nuo XX a.

aštuntojo dešimtmečio. 1978 m. paskelbta apie genetiškai modifikuoto

žmogaus insulino gamybą (Goeddel, D. V. ir kt., 1979). Pirmieji genetiškai

modifikuotų augalų lauko bandymai buvo atlikti Prancūzijoje ir Jungtinėse

Valstijose 1986-aisiais, kur buvo sukurti tabako augalai, atsparūs herbicidams

(James, C.; Kratiger, A. F, 1996). 1992 m. virusams atsparų tabaką pristatė

Kinija, o 1994 m. Europos Sąjunga patvirtino tabaką, sukurtą taip, kad jis

būtų atsparus herbicidui bromoksinilui (Mackenzie, D., 1994). Tai buvo

pirmasis genetiškai modifikuotas augalas, parduodamas Europoje. 2010 m.

J. Craigo Venterio instituto (JAV) mokslininkai paskelbė, kad sukūrė pirmąjį

sintetinį bakterijos genomą ir įdėjo jį į ląstelę, kurioje nėra DNR. Susidariusi

bakterija (pavadinta Synthia) buvo pirmoji pasaulyje sintetinė gyvybės forma (Gibson, D. G. ir kt., 2010).

Skiriamos trys pagrindinės genetiškai modifikuotų organizmų klasės:

genetiškai modifikuoti (rekombinantiniai) mikroorganizmai, genetiškai

modifikuoti (transgeniniai) gyvūnai ir genetiškai modifikuoti (transgeni-

niai) augalai (Blakemore, E., 2015). Genetiškai modifikuoti mikroorganizmai

yra bakterijos, mielės ar grybai, į kuriuos įterptas svetimas genas. Toks genas,

prijungtas prie mikroorganizmo reguliacinių DNR sekų, yra veiklus ir genetiš-

kai modifikuoti mikroorganizmai gamina šio geno koduojamą rekombinantinį

baltymą (4.2 pav.).

4.2 pav. DNR dalies, pašalinamos

pincetu, schema (Genetic engineering

logo.png. CC BY-SA 3.0)

100

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

Genetinio modifikavimo technologijos yra sudėtingos. Pirmiausia reikia

apsispręsti, kokią savybę siekiama išgauti. Pavyzdžiui, jeigu reikia sukurti

augalą, kurio nevalgo tam tikri vabzdžiai, parenkamas vabzdžius atbaidantis

bakterijų produkuotas toksinas, kurio sintezę koduoja genas. Šis genas atski-

riamas nuo bakterijos, pernešamas ant augalo, be to, tai daroma taip, kad jis

veiktų žaliose augalo dalyse, o ne šaknyse.

Genų „įsiuvimas“ vyksta keliais etapais. DNR, kuri turi pasirinktąjį

geną, yra atskiriama nuo bakterijos, augalo, gyvūnų ląstelės ir sukarpoma į

mažesnius fragmentus. Dominantis genas atskirtuose DNR fragmentuose

yra „pagaunamas“ ir perkeliamas į bakterijos arba mielių ląstelę, kuri naudo-

jama dominančių genų dauginimui. Taip sukuriamas didelis skaičius genų

kopijų. Vieno geno kopija yra įkeliama į augalo arba gyvūno reprodukcinės

ląstelės vieną chromosomą. Tolesnis ląstelės augimas ar dalijimasis vyksta jau

dalyvaujant implantuotam genui.

Transgeniniai gyvūnai gaunami ankstyviausioje organizmo raidos stadi-

joje naudojant embrionines kamienines ląsteles, į kurias įterpti reikalingi

genai. Transgeninių gyvūnų kūrimo tikslai yra įvairūs. Kuriami naujomis

savybėmis pasižymintys naminiai gyvuliai, pvz., avys, kurių pieno liaukos

gamina medicinai reikalingus baltymus, arba karvės, kurių pienas papildytas

žmogaus motinos pienui būdingais baltymais (laktoferinu, lizocimu), paukš-

čiai, kurių dėslumas yra padidinamas, arba žuvys, atsparios ligoms, ir kita.

Genetiškai modifikuoti mikroorganizmai ir mielės taip pat yra naudojamos

degtinės ir alaus fermentacijai.

Siekiant nustatyti atskirų genų funkcijas organizme kuriami genetiš-

kai modifikuoti organizmai su pašalintais tam tikrais genais arba papildomi

naujais genais ir kaupiama informacija apie tam tikro geno praradimo ar

atsiradimo padarinius. Pirmasis genetinės inžinerijos objektas buvo žmogaus

žarnyno lazdelė Escherichia coli, į kurią buvo įterpta svetima DNR. Nuo to

laiko genetinė inžinerija pradėjo sparčiai vystytis. Sukurti skirtingi organiz-

mai – virusai, mikroorganizmai, augalai ir gyvūnai, pasižymintys įvairiomis

naujomis savybėmis ir naudojami medicinoje, kuriant maisto produktus

bei kitose gyvenimo srityse. Maisto produktų gamyboje naudojamos piena-

rūgštės bakterijos, mielės, fermentiniai preparatai, naujus baltymus turin-

tis pienas, genetiškai modifikuoti grūdiniai augalai, aliejiniai augalai ir kt.

101

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

1973 m. JAV sukurta pirmoji genetiškai modifikuota bakterija, o XX a.

pabaigoje pradėti kurti transgeniniai gyvūnai (daugiausia pelės, triušiai,

kiaulės). Jie naudojami kaip infekcinių ligų modeliai ir skirti naujiems vais-

tams tirti ar gydymo metodams kurti. 1982 m. JAV pristatė pirmus genetiš-

kai išrastus vaistus – žmogaus insulino formą, kurią sukūrė bakterija. Nuo

1985 m. kriminalistikoje naudojamas žmogaus unikalios DNR sekos arba

genetinių „pirštų atspaudų“ metodas. Šis būdas taikomas siekiant nepanei-

giamai įrodyti kažkieno kaltę ar išteisinti klaidingai sulaikytus įtariamuosius.

Transgeniniai augalai kuriami siekiant pagerinti jų technologines ir

maistines savybes (baltymų, riebalų, vitaminų ir kitų vertingųjų medžiagų).

Nauji genai į augalo ląstelę gali būti įterpiami mechaninėmis priemonėmis

arba naudojant natūralius būdus. XX a. pabaigoje sukurta dešimtys tūks-

tančių naujų genetiškai modifikuotų augalų veislių. Šie augalai atsparūs

herbicidams (turi herbicidus skaidančius fermentus koduojančių genų),

vabzdžiams (turi bakterijos Bacillus turingiensis ( Bt) geną), šalnoms (turi iš šaltavandenių žuvų išskirtą geną), kiti yra papildyti vitaminais (pvz.,

karotinoidus gaminantys geltonieji ryžiai), polinesočiųjų riebalų rūgštimis

(aliejiniai augalai). Pirmasis genetiškai modifikuotas augalas buvo sukurtas

JAV 1986 metais.

4.2. Modifikuoti augalai

Genetiškai modifikuotų organizmų sąvoka vartojama kalbant tik apie gene-

tiškai modifikuotas maistines kultūras ar iš jų pagamintus maisto produk-

tus. Genetiškai modifikuotas reiškia pasikeitimą tarp genų, juos sujungiant

nenatūraliu būdu. Esant natūraliam procesui, žiedadulkės iš vienos rūšies

augalo perkeliamos į kitos, panašios rūšies augalą su nauja genetine infor-

macija. Taip genas atsinaujina. Tačiau jeigu genai perkeliami į kitą augalą

dirbtinai, tai nėra natūralus procesas ir todėl vadinamas genetiškai modi-

fikuotu. Techniniai augalai mutuoja skirtingai. Chemiškai jie nėra vadi-

nami genetiškai modifikuotais. Toks augalas turi vieną arba daugiau genų,

sujungtų tarpusavyje ne klasikiniu, bet dirbtiniu būdu. Netgi visiškai negi-

miningų rūšių genai tokiu būdu gali būti sujungiami su kita rūšimi. Taigi,

išvedami nauji augalai, kurie yra atsparūs herbicidams ar kenkėjams. Kai

102

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

kurie genetiškai modifikuoti augalai

yra tik dekoratyviniai. Jie modifikuo-

jami siekiant pakeisti gėlių spalvą,

kvapą ar formą. Pirmieji genetiškai

modifikuoti dekoratyviniai augalai

turėjo pakitusią spalvą (4.3 pav.).

Genetiškai modifikuoti (GM)

maisto produktai turi nemažai

pranašumų (Regoli, N., 2018). Jie

gali būti atsparesni vabzdžiams

4.3 pav. Išvestos veislės ‘Blue Moon’

ir kitiems kenkėjams. Į pasėlius

violetinė stambiažiedė rožė (Blue

dedama toksiškų bakterijų (tačiau

Rose APPLAUSE.jpg. CC0)

saugių žmonėms), kad jos atbaidytų

vabzdžius, ir taip sumažinamas augalams naudojamų pesticidų kiekis bei

pavojingų pesticidų poveikis. Naudojant GM technologijas pasėliai gali

būti pakeisti taip, kad atlaikytų ekstremalias oro sąlygas ir orų svyravi-

mus. Tai reiškia, kad geros kokybės ir pakankamas derlius bus net ir esant

blogoms ar atšiaurioms oro sąlygoms. Biotechnologija padeda išvesti naujas

didelio derlingumo augalų kultūras, kurios būtų atsparios vabzdžiams ir

virusams arba tolerantiškos herbicidams. Taip pat įmanoma išrasti pagerin-

tos maistinės vertės maisto produktus, pavyzdžiui, pomidorus su padidintu

vitaminų kiekiu arba žemės riešutus su sumažintu alergenų kiekiu.

Pasaulyje vis daugiau žemių panaudojama būstui, o ne maisto gamybai,

todėl ūkininkai skatinami auginti pasėlius vietose, kurios nebuvo tinkamos

augalų auginimui, ir auginti augalus, kurie gali atlaikyti didelį druskos kiekį

dirvožemyje ar ilgus sausros laikotarpius. Be to, genetiškai modifikuoti

gyvūnai ir augalai gali tapti atsparesni netikėtų ligų protrūkiams. GM

maisto produktai buvo sukurti naudojant genų inžineriją, t. y. technolo-

giją, užtikrinančią pasėlių atsparumą greitiems gamtiniams pažeidimams.

Genetiškai modifikuotų gyvūnų ir pasėlių augimui dažnai reikia mažiau

laiko, įrankių ir cheminių medžiagų, todėl tai gali padėti sumažinti šiltnamio

efektą sukeliančių dujų išmetimą, dirvožemio eroziją ir aplinkos taršą, page-

rinti vandens ir oro kokybę. Genetiškai modifikuoti pasėliai atsparesni kenkė-

jams. Įrodyta, kad genetiškai modifikuotiems augalams nereikia pesticidų,

103

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

kad jie būtų atsparesni įvairių rūšių vabzdžiams ar kenkėjams, galintiems juos

sunaikinti. Ši savybė padeda ūkininkams užauginti gausesnį derlių.

Kai kurie genetiškai modifikuoto maisto produktai sukurti taip, kad

turėtų daugiau vitaminų ar mineralų, t. y. būtų maistingesni. Pavyzdžiui,

ryžiai, papildyti vitaminu A, gali padėti sumažinti tokių maistinių medžiagų

trūkumą visame pasaulyje (Smyth, S. J., 2020). Auksiniai ryžiai yra labiausiai

žinomas genetiškai modifikuotas augalas, kuriuo siekiama padidinti maisti-

nių medžiagų vertę. Jis skirtas auginti ir vartoti vietovėse, kuriose trūksta vita-

mino A (4.4 pav.). Mokslininkai sukūrė naujos rūšies pomidorus, kurie auga

sūriame dirvožemyje. Kitas geras augalų genų inžinerijos atradimas yra geno,

atsakingo už kofeiną kavos pupelėse, pašalinimas, sukuriant kavos pupeles be

kofeino. Kuriamos naujos pasėlių rūšys, skirtos auginti ekstremaliame klimate,

pavyzdžiui, sausoje ar šaltoje aplinkoje. Moksliškai sutariama, kad šiuo metu

maistas, pagamintas iš genetiškai modifikuotų augalų, nekelia didesnio pavo-

jaus žmonių sveikatai nei įprastas maistas, bet kiekvieną genetiškai modifi-

kuotą maistą prieš naudojant reikia ištirti. Vis dėlto, visuomenė daug rečiau nei

mokslininkai mano, kad GM maistas yra saugus. Teisinis GM maisto produktų

reguliavimo statusas įvairiose šalyse skiriasi, kai kurios šalys juos draudžia arba

riboja, kai kurios leidžia taikydamos labai skirtingus reguliavimo lygius. Dėl

didesnio genetiškai modifikuotų augalų derlingumo ir mažesnių sąnaudų

4.4 pav. Baltieji ryžiai ir genetiškai modifikuoti

auksiniai ryžiai (Golden Rice.jpg. CC BY 2.0)

104

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

mažėja maisto produktų kainos. Kadangi skurdesnių šalių žmonės daugiau

nei pusę savo pajamų išleidžia vien maistui, tai prisidėtų prie skurdo mažinimo.

Norint pamaitinti visus pasaulio gyventojus, kurių skaičius nuolat

auga, reikia didinti ariamos žemės plotus. Daugelyje šalių tai daroma

kertant miškus. Naudojant derlingesnius genetiškai modifikuotus gyvūnus

ir pasėlius, miškų kirtimo mastą galima žymiai sumažinti, o tai ne tik suma-

žintų anglies dioksido kiekį atmosferoje, bet ir sulėtintų visuotinį atšilimą.

Mokslininkai apskaičiavo, kad genetiškai modifikuoti augalai sumažino

šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisiją daugiau nei 10 milijonų tonų, o

tai prilygsta kelių milijonų automobilių pašalinimui kasmet.

2016 m. 18 milijonų ūkininkų 26 šalyse augino 185 mln. ha genetiškai

modifikuotų kultūrų. Net 40 % pasaulyje auginamų minėtų kultūrų ploto

tenka JAV. Pasaulyje vyrauja keturios pagrindinės genetiškai modifikuotos

kultūros: soja, kukurūzai (atsparūs vabzdžiams), medvilnė ir rapsai, nors augi-

nami ir baklažanai, bulvės, cukriniai runkeliai, liucerna, moliūgai, papajos,

pomidorai, saldieji pipirai ir kai kurie kiti augalai. Europoje genetiškai modi-

fikuotus kukurūzus augina Ispanija, Čekija, Portugalija ir Slovakija. Lietuva

nuosekliai laikosi nuostatos drausti genetiškai modifikuotų organizmų augi-

nimą savo teritorijoje, tačiau ar ateityje ilgai atsilaikys, neaišku. ES importuoja

nemažai genetiškai modifikuotų pašarų, nes gyvuliams šerti reikia daugiau

kaip 36 mln. tonų sojų pupelių per metus. ES užaugina tik 1,4 mln. tonų sojų

pupelių. Jos genetiškai nemodifikuotos, nes auginti genetiškai modifikuotas

sojas (tolerantiškos herbicidui glifosatui) ES neleidžiama. 2013 m. ES impor-

tavo 18,5 mln. tonų sojų miltų ir 13,5 mln. tonų sojų pupelių: tai sudaro per

60 % augalinių baltymų poreikio. 90 % sojų pupelių įvežama iš trečiųjų šalių

(Brazilijos, Argentinos, Paragvajaus, JAV), kuriose genetiškai modifikuotų sojų

auginimo plotas sudaro maždaug 90 % viso sojų pasėlių ploto. JAV maždaug

70–85 % maisto produktų sudėtyje yra medžiagų, gautų iš genetiškai modifi-

kuotų organizmų.

4.3. Genetinio modifikavimo pavojai

Genetiškai modifikuoti organizmai (GMO) ir genetiškai modifikuotas mais-

tas turi nemažai pranašumų, tačiau ar tame sąraše nesislepia ir trūkumai,

105

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

gal net grėsmės? Moksliniai tyrimai patvirtino, kad genetiškai modifikuo-

tas maistas žmonėms gali sukelti didelį alergijos pavojų. Atliekant genetinę

modifikaciją dažnai pridedami arba sumaišomi baltymai, kurių nebuvo

įprastuose gyvūnuose ar augaluose, todėl tai gali sukelti alergines reakcijas

organizme. Nors daugelis ekspertų teigia, kad genetiškai modifikuoti maisto

produktai yra saugūs aplinkai, iš tikrųjų juose yra medžiagų, kurių saugumas

nėra įrodytas (Morgan, S., 2009). Dar blogiau – dažniausiai šių medžiagų

keliamas pavojus slepiamas nuo visuomenės.

Didelis galimas šios technologijos trūkumas tas, kad kai kurie organizmai

ekosistemoje gali būti pažeisti, o tai savo ruožtu gali lemti mažesnį biologinės

įvairovės lygį. Kai pašalinamas tam tikras kenkėjas, darantis žalą pasėliams,

taip pat iš maisto grandinės pašalinamas tam tikros rūšies maisto šaltinis. Kita

vertus, genetiškai modifikuoti pasėliai gali būti toksiški kai kuriems organiz-

mams, todėl gali sumažėti jų skaičius arba jie gali net išnykti.

Moksliniais tyrimais įrodyta, kad GMO maiste yra medžiagų, galin-

čių sukelti ligas ir net mirtį. Pavyzdžiui, tokiu maistu maitinamos pelės ir

drugeliai negali išgyventi. Nors iki šiol nėra įrodymų, kad valgant genetiškai

modifikuotą maistą padidės rizika susirgti vėžiu, šie maisto produktai buvo

naudojami tik palyginti trumpą laiką, todėl negalime tvirtai teigti, kad nebus

ilgalaikio poveikio sveikatai. Jau pastebėta, kad genetiškai modifikuotų maisto

produktų skonis, palyginti su įprastais rinkoje parduodamais maisto produk-

tais, yra nenatūralus. Tai gali būti dėl į GMO sudėtį pridėtų medžiagų.

Žemdirbiai nerimauja dėl kryžminio apdulkinimo, kuris kelia problemų.

Kryžminis apdulkinimas dažnai vyksta dideliame plote, todėl GMO genai

gali būti perduoti ekologiškų, tradicinių augalų ar pasėlių palikuoniams.

Tokiu atveju būtų sunku atskirti, kurie pasėlių laukai yra ekologiški, o kurie

ne. Neaišku, kokį poveikį genetinė tarša turės juos supančioms laukinėms

veislėms. Tačiau genetiškai pakeistų, vėjo nešiojamų augalų žiedadulkių

pasklidimas gali turėti didelį poveikį ekosistemai, nors dar reikia atlikti ilga-

laikius tokio poveikio tyrimus.

Egzistuoja rizika, kad modifikuoto organizmo genai gali ištrūkti į

aplinką. Yra įtarimų, kad pandemiją sukėlęs COVID-19 virusas 2020 m.

kažkaip „pabėgo“ iš Uhano (Kinija) mokslinių tyrimų laboratorijos. Genai

iš komercinių augalų, atsparių herbicidams, gali patekti į laukinių piktžolių

106

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

populiaciją ir taip sukurti superpiktžoles, kurių išnaikinti bus neįmanoma.

Dėl genetiškai pasikeitusios augmenijos ir gyvūnų jie gali tapti superorganiz-

mais ir nukonkuruoti natūralius augalus, gyvūnus bei priversti juos išnykti.

Kai kurie genetiškai modifikuoti maisto produktai turi antibiotinių savy-

bių ir yra atsparūs virusams ar ligoms. Valgant modifikuotą maistą, šie anti-

biotikai pereina į valgančiojo organizmą ir padaro tikruosius antibiotinius

vaistus mažiau veiksmingus.

Kai kurios šalys gali naudoti maisto produktų genų inžineriją kaip labai

galingą ginklą prieš savo kaimynus ar priešus, nes šie produktai gali sukelti

kenksmingas ligas ir nužudyti daugybę žmonių pasaulyje. Atsižvelgiant į tai,

kad modifikavimui naudojami virusai ir bakterijos, baiminamasi, kad taip

anksčiau ar vėliau tikrai nutiks.

Genetiškai modifikuoto maisto pateikimas į rinką gali būti bran-

gus ir ilgas procesas. Daug naujų augalų genų inžinerijos technologijų ir

produktų yra patentuota, bet patentų pažeidimai kelia didelį susirūpinimą

žemės ūkio versle. Vienas iš būdų kovoti su galimu patentų pažeidimu yra

„savižudybės geno“ įvedimas į genetiškai modifikuotus gyvūnus ir auga-

lus, kurie būtų gyvybingi tik vieną vegetacijos sezoną ir išaugintų sterilias

sėklas, kurios nedygtų, todėl ūkininkai turėtų kasmet pirkti šviežias sėklas.

Tačiau tai būtų finansiškai pražūtinga besivystančioms šalims, kurios negali

sau leisti to daryti ir tradiciškai atideda dalį savo derliaus kitam auginimo

sezonui. Nuo pat pradžių GM technologijas kuriantys mokslininkai buvo

kaltinami, kad jie „žaidžia Dievą“ (Dabrock, P., 2009). Kadangi dabar

įmanoma genetiškai modifikuoti žmones, kyla etinių rūpesčių, kiek ši

technologija gali būti toliau plėtojama, ir ar apskritai ją reikėtų naudoti

(4.5 pav.) (Sparrow, R.; Cohen, G., 2015).

Daug diskusijų kyla bandant apibrėžti, kur yra riba tarp gydymo ir

žmogaus tobulinimo ir ar modifikacijos turėtų būti paveldimos. Jau keliama

klausimų dėl modifikuotų gyvybės formų patentavimo ar intelektinės nuosavy-

bės teisių naudojimo. Svarstoma, ar genetinės modifikacijos nauda nėra perdėta

(Dan, Ch., 2016; Donnellan, C., 2004). Genetiškai modifikuotas maistas gali

potencialiai išspręsti daugybę bado ir prastos mitybos problemų pasaulyje, taip

pat padėti apsaugoti ir išsaugoti aplinką didinant derlių ir mažinant priklauso-

mybę nuo cheminių pesticidų ir herbicidų. Tačiau svarbu elgtis atsargiai, kad

107

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

4.5 pav. Bauginančios fantazijos (Sparrow, R.; Cohen, G., 2015)

būtų išvengta nepalankių pasekmių aplinkai ir sveikatai, nes genų inžinerijos

technologija yra labai galinga. Šiandien mažai kas abejoja genų inžinerijos gali-

mybėmis. Mokslininkai, ekspertai atlieka išsamius bandymų rizikos vertinimus,

kol įsitikina, kad šie produktai saugūs žmonių sveikatai.

Genetiškai modifikuoti maisto produktai yra vieni labiausiai tiriamų

produktų pasaulyje. Manoma, kad jie gali turėti tiesioginį poveikį žmonių

sveikatai: vartojant genetiškai modifikuotus maisto produktus atsiranda įvai-

rių alerginių reakcijų ir tikėtina, kad bakterijos, gyvenančios žmogaus žarnyne,

gali įgyti atsparumą antibiotikams. Tiriama ir analizuojama produktų sudėtis,

juose esančių alergenų ir toksinų kiekiai. Atliekami ilgalaikiai stebėjimai, kaip

žmogaus organizmas pasisavina tokį maistą ir kt. Naujų genetiškai modifi-

kuotų augalų veislių įteisinimo ir patvirtinimo procedūros vykdomos ne vienus

metus. Tačiau niekas negali užtikrinti, kad naudojant genetiškai modifikuotus

maisto produktus išvengiama bet kokių neigiamų pasekmių bei įtakos sveikatai.

Mokslininkai taip pat neneigia, kad genų technologija, kaip ir kiekviena nauja

technologija, gali sukelti riziką žmogaus sveikatai.

4.4. Dirbtinė mėsa

Žmonija nuo pat pirmųjų Homo sapiens pasirodymo vartojo augalinį maistą

ir įvairių sumedžiotų gyvūnų ir žuvų mėsą. Vėliau, prijaukinus gyvulius ir

108

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

domestifikavus paukščius, medžioklės reikšmė sumažėjo, tačiau gyvūnų

žudymas maistui ar aukojimas dievams tęsėsi tūkstantmečius. Pasak Biblijos,

Dievas, norėdamas išbandyti Abraomo tikėjimą, liepė jam paaukoti sūnų

Izaoką. Tačiau, kai Abraomas jau buvo bežudąs savo sūnų, angelas jį sustabdė.

Istoriniai šaltiniai rodo, kad buvo valgoma ne tik galvijų ar žvėrių mėsa – kai

kuriose tautose klestėjo ir kanibalizmas, kai nugalėti priešai buvo suvalgomi.

Žmonija savo techninėmis priemonėmis jau pasiekė kitas Saulės sistemos

planetas, tačiau gyvūnų žudymo konvejeris rieda kaip riedėjęs. XXI a. vidu-

ryje Žemėje gyvens daugiau nei devyni milijardai žmonių ir mokslininkai jau

ne vienus metus tvirtina, kad dabartiniais metodais jų išmaitinti nepavyks.

Galvijų auginimas – labai daug išteklių naudojanti ir planetos ekosistemą

labai apsunkinanti veikla. Gyvulių auginimas, transportavimas, skerdimas,

aprūpinimas pašarais labai veikia ekologiją. Skaičiuojama, kad vienam galvijui

išlaikyti per dieną reikia apie 100 litrų vandens, taip pat jų reikmėms išnau-

dojami trys ketvirtadaliai planetos dirbamos žemės. Užsiimant gyvulinin-

kyste reikia 33 % dirbamos žemės gyvulių pašarui ir 26 % ganykloms. Be to,

naminių galvijų auginimui tenka apie 14,5–18 % visų antropogeninės kilmės

šiltnamio efektą sukeliančių dujų ir 37 % metano emisijų. Šie taršos kiekiai

yra didesni nei pasaulyje transporto išmetamų teršalų kiekis (Steinfeld, H. ir

kt., 2006). Siekiant patenkinti mėsos poreikį pasaulyje kasmet paskerdžiami

maždaug 56 mlrd. gyvūnų. Apskaičiuota, kad kasmet plotas, 6,4 karto dides-

nis nei Lietuva, naudojamas sausam naminių gyvūnėlių ėdalui (katėms ir

šunims) gaminti, ką jau kalbėti apie šlapią ėdalą. Vien kačių ir šunų ėdalo

gamyba sukelia iki 30 % mėsos gamybos poveikio aplinkai.

Apskaičiuota, kad daugiausia šiltnamio efektą sukeliančių dujų, įskai-

tant metaną, išsiskiria auginant jautieną. Ėrienos auginimo emisija yra 50 %

mažesnė negu jautienos. Galvijai gamina daugiau metano nei naminiai

paukščiai. Išmatuoti ir palyginti skirtingų maisto produktų poveikį aplinkai

nėra paprasta, nes reikia vertinti ne tik auginimo proceso, bet ir perdirbimo,

pakavimo bei transportavimo išmetamus teršalus. Šalyse, kuriose klimatas

tinka žolei auginti, karvės nelabai priklauso nuo grūdų ir kitų pašarų, todėl

jų auginimas palieka mažesnį anglies pėdsaką. Kita vertus, jautienos gamyba

yra pagrindinė miškų naikinimo priežastis atogrąžų miškuose (tokiuose kaip

Amazonija), ir tai didina tos pasaulio dalies jautienos poveikį aplinkai. Gali

109

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

atrodyti, kad jautienos keitimas kiauliena yra geras pasirinkimas, tačiau auginti

žirnius būtų dar geriau, nes būtų išmetama 90 % mažiau teršalų. Augalinės

kilmės baltymai paprastai išskiria daug mažiau šiltnamio efektą sukeliančių

dujų nei mėsos ir pieno produktų gamyba. Norint išmaitinti gyventojus, kurių

skaičius nuolat auga, daug veiksmingiau naudoti žemę augalams, kuriuos

žmonės gali vartoti tiesiogiai, o tose pasaulio dalyse, kuriose naudojama daug

mėsos ir pieno produktų, būtų galima pereiti prie daugiau augalinio maisto.

Šiandienėje maisto pramonėje mėsos žaliava daug kur keičiama įvairių

augalų žaliava. Iš augalinės kilmės žaliavų pagaminta mėsa jau daug plačiau

naudojama ir Lietuvoje – tokių produktų tikrai yra nemažai. Terminas dirbtinė mėsa pradėtas vartoti 2000 m. pradžioje. Tai buvo maistas, pagamintas iš tam tikrų augalų, kurių skonis po transformacijos tampa labai panašus į tradicinės mėsos. Pirmieji dirbtinės mėsos pavyzdžiai buvo pagaminti iš sojų pupe-

lių, kitų rūšių ankštinių augalų, kviečių ar grybų. Soja buvo vienas pirmųjų

produktų, tačiau naudojami ir žirniai, kanapių baltymai. Mėsos pakaitalų

gamyboje galima pritaikyti daug kitų medžiagų, kurios turi daug baltymų.

Vis dėlto, šiandien šis terminas reiškia mėsą, pagamintą taikant naują

procesą, kai mėsa ruošiama iš tikrų gyvų gyvūnų mėsos kamieninių ląstelių.

Kiti dažniausiai vartojami šios technologijos pavadinimai yra „laboratorijoje

užauginta mėsa“, „sintetinė mėsa“, „švari mėsa“, „kultivuota mėsa“, „mėsa in

vitro“. Proceso metu naudojant biopsiją paimama gyvūno raumens ląstelė ir

sujungiama su baltymais, kurie padeda ląstelei augti ir daugintis. Pradinės

ląstelės gali būti ir embriono kamieninės arba palydovinės ląstelės. Ląstelė

turėtų augti „vietoje“, kurioje veiktų dirbtinis kraujo apytakos ratas. Tokiu

būdu ląstelei būtų teikiamas deguonis ir maisto medžiagos bei šalinamos

atliekos.

Laboratorijoje užaugintos mėsos gamybos procesas prasideda nuo gyvulio,

paukščio ar karvės raumens audinio, iš kurio gaunamos kamieninės ląstelės.

Normaliame organizme jos paprastai kontroliuoja potrauminę audinių rege-

neraciją. Mėsos augintojai paima kamienines gyvūnų (jaučių, vištų, kiaulių)

ląsteles, jas augina ir specializuoja į raumenų, riebalų ir net kraujagyslių ląste-

les. Vėliau iš jų auginami mėsos audiniai. Laboratorijoje ląstelės sudedamos į

maistingųjų medžiagų ir augimui būtinų cheminių junginių tirpalą ir per kelias

savaites išauga daugiau nei milijonas kamieninių ląstelių. Iš pradžių maitinimui

110

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

maistingomis medžiagomis buvo naudojama fetalinė (embrioninė) plazma,

kuri gaunama iš veršelių vaisių kraujo. Dabar pagrindiniai „laboratorinės“

mėsos gamintojai bando ir kitas alternatyvias ląstelių auginimo terpes. Gauta

medžiaga išdėliojama tūkstančiuose Petri lėkštelių, kur ląstelės „susiklijuoja“

į nedideles – maždaug centimetro ilgio ir kelių milimetrų storio – raumens

audinio juosteles. Galutinis produktas gali būti gaminamas įvairiais būdais,

įskaitant ir 3D spausdinimą, kuris gali gaminiui suteikti ir tą pažįstamą mėsos

tekstūrą. Gamybos procesuose išlieka brangaus galvijų vaisiaus serumo (šalu-

tinis gyvūninis produktas, sukuriantis optimalias augimo sąlygas) naudojimas

kultūrinėje terpėje, nes jis stimuliuoja kamieninių ląstelių augimą.

Dirbtinė arba laboratorijoje užauginta mėsa pirmą kartą pasirodė

1971-aisiais, kai mokslininkai išaugino jūrų kiaulytės lygųjį raumenį. 2001 m.

mokslininkai pagamino kalakutieną, o 2002-aisiais sukūrė ir dirbtinę žuvies

mėsą – karoso filė. Pirmasis istorijoje mėsainis su kotletu iš dirbtinės mėsos

buvo pristatytas 2013 m. Londone.

2016 m. viena JAV bendrovė pristatė pirmąjį laboratorijoje užaugin-

tos mėsos gaminį, o dar vėliau – analogišku būdu gautą antieną ir vištieną.

Kadangi laboratorijoje mėsa auginama kaip daugybė raumenų skaidulų, ją yra

paprasčiausia perdirbti į faršą. Būtent todėl pirmieji tokios mėsos produktai

buvo kotletai ir mėsos kukuliai.

Laboratorinė mėsa atrodo neįtikėtinai ekologiška. Produktams iš mėgin-

tuvėlio reikia 7–45 % mažiau elektros energijos, nei tokiam pat kiekiui kiau-

lienos, avienos ar jautienos gauti tradiciniais būdais. Perėjimas prie dirbtinės

mėsos šiltnamio efektą sukeliančių dujų emisijas potencialiai gali sumažinti

78–96 %, žemės naudojimą 99 %, o vandens sunaudojimą – 82–96 %.

2013 m. pagamintas mėsainis buvo ne tik pirmasis, bet ir brangiausias

produktas. 0,5 kg tokios mėsos kainavo per 1,2 mln. USD. Vos per porą metų

tokio kotleto mėsainiui gamyba atpigo iki 11,5 USD. Vis dėlto, tai dar labai

brangu, nes JAV svaras (0,45 kg) vištienos ar jautienos filė kainuoja kiek

daugiau nei 3 USD. Laboratorinės mėsos gamybos sagoje, be ekologinio,

akivaizdus ir etinis aspektas – juk kiekvienas kepsnys ar rūkytos lašišos kąsnelis

reiškia gyvūnų mirtį. Laboratorijoje užauginta mėsa „švari“, nes joje nėra pato-

genų, gyvenančių naminiuose gyvuliuose ir jų aplinkoje, taip pat antibiotikų,

kuriais jie kasdien šeriami.

111

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

Audinių inžinerija, pagrįsta dirbtinės mėsos gamyba, labai priklauso

nuo didelio masto ląstelių auginimo technologijų, kurios gali užtikrinti

didelį ląstelių kiekį, leidžiantį gaminti mėsą. Didelio masto ląstelių gamy-

bos sistemomis taip pat siekiama pagaminti kuo daugiau ląstelių naudojant

mažiausiai reikiamų išteklių. Minimalus apdorojimas ir trumpas auginimo

laikotarpis pakankamam surinktų ląstelių skaičiui taip pat paprastai laikomi

veiksmingos ląstelių masės gamybos veiksniais. Mėsos ląstelių auginimui

naudojami įvairūs metodai ir bioreaktoriai (Merten, O. W., 2015). Kiekviena

technologija turi savų pranašumų, tačiau bendrai šios platformos suteikia

ląstelėms prisirišimo paviršiaus plotą ir kartu užtikrina lygiagrečius dujų ir

maistinių medžiagų mainus.

Kol kas mėsinės struktūros gavimas iš raumenų ląstelių yra veiksmin-

giausias būdas gaminti dirbtinę mėsą. Vis dėlto, įprastai auginti ląsteles

lėkštelėje, kad susidarytų į audinį panaši struktūra, yra labai sudėtinga. Kad

ląstelės suformuotų tinkamą struktūrą, naudojami karkasai arba pastoliai, nes jie suteikia fizinę atramą raumenų ląstelėms prisitvirtinti (Ben-Arye, T.;

Levenberg, S., 2019). Ląstelių augimas labai priklauso nuo augimo nišos, o

pastoliai ir sukuria tinkamą nišą ląstelėms augti. Kaip pastolių medžiaga,

imituojanti ląstelių nišą, dažnai naudojamas hidrogelis. Hidrogelis yra vande-

nyje netirpių polimero grandinių tinklas, kurio tarpai užpildyti vandeniu, o

polimerai gali būti natūralūs ar sintetiniai. Dėl didelio vandens kiekio (99 %

hidrogelio masės) hidrogeliai pasižymi ir stangrumu bei lankstumu, o tai

būdinga ir biologiniams audiniams. Hidrogelis, paverstas į porėtą struktūrą,

imituoja tarpląstelinę matricą, suteikia ląstelėms prisitvirtinimo pagrindą ir

pralaidumą, būtiną vandens, dujų ir maistinių medžiagų mainams. Tokius 3D

pastolius galima panaudoti tiesiog pasėjant ląsteles ant paruoštos struktūros

arba įmaišant jas į biorašalą ir 3D spausdinimo ląstelių kapsuliuotą mišinį, kad

susidarytų ląstelėmis pakrauti pastoliai. Audinių inžinerijai naudojamos kelių

tipų bazinės medžiagos. Kaip hidrogelis naudojami kolagenas, fibrinas ir algi-

natas, tačiau norint, kad geliai būtų labiau biologiškai panašūs į tikrus audi-

nius, naudojami biorašalai. Biorašaluose, palyginti su įprastais hidrogeliais,

yra daugiau specifinių ląstelių augimo veiksnių (įskaitant augimo veiksnius,

lipnius baltymus). Manoma, kad jie labiau tinka audinių inžinerijai (Kim, W.

ir kt., 2020). Taip pat galima naudoti augalų audinius, skirtus 3D celiuliozės

112

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

karkasams. Augaliniai audiniai yra lengvai gaunami ir ekonomiški. Raumenų

ląstelių auginimas ant neląstelinių augalų karkasų skatina augimą, dauginimąsi

ir diferenciaciją dėl natūralaus augalų celiuliozės modelio ir užtikrina augančių

ląstelių sulygiavimą (Cheng, Y. W. ir kt., 2020).

Galutinis dirbtinės mėsos tikslas yra gaminti valgomus mėsos produk-

tus tiesiogiai neįtraukiant gyvūnų. Todėl geriausias pasirinkimas gali būti

kamieninės ląstelės, nes jos gali transformuotis į kitų tipų ląsteles, esančias

organizme. Kamieninės ląstelės – tai nediferencijuotos ląstelės, kurios gali

tapti daugybe arba visomis reikiamomis specializuotomis ląstelių rūšimis. Šis

procesas, vadinamoji ląstelių diferenciacija, ir yra atsakingas už visų gyvūno kūno ląstelių vystymąsi. Tai reiškia, kad kamieninės ląstelės gali diferencijuotis į raumenų ląsteles, riebalų ląsteles, kaulų ląsteles, kraujo ląsteles, nervų

ląsteles, epitelio ląsteles, imunines ląsteles, lytines ląsteles ir kt. (4.6 pav.).

Svarbios kamieninių ląstelių savybės yra dalijimosi kartų skaičius,

proliferacinė (dalijimosi į dvi dukterines ląsteles) geba, sukibimas, serumo

nepriklausomumas, lengva diferenciacija, per kurią ląstelės įgyja morfologi-

nių bei fiziologinių skirtumų ir virsmą į audinį. Manoma, kad kamieninių

ląstelių dalijimasis yra asimetriškas: viena dukterinė ląstelė lieka kamieninė

Raumenų ląstelės

Lytinės

ląstelės

Riebalų

ląstelės

Imuninės ląstelės Kamieninė ląstelė

Kaulų

ląstelės

Epitelio ląstelės

Nervų ląstelės Kraujo ląstelės

4.6 pav. Kamieninės ląstelės gali diferencijuotis

į įvairias specializuotas ląsteles (Stem cell

differentiation.svg. CC BY-SA 4.0)

113

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

(motininės ląstelės determinacijos stadijos), kita – toliau diferencijuojasi.

Tačiau natūralus įvairių savybių buvimas gali skirtis, priklausomai nuo ląste-

lių rūšių ir kilmės. Todėl auginimas in vitro turi būti sureguliuotas taip, kad atitiktų tikslius konkrečios ląstelių linijos poreikius. Ląstelių linijas galima

paimti iš pirminio šaltinio, t. y. per gyvūno biopsiją, taikant vietinę nejautrą.

Kadangi raumeninis audinys yra sudėtinga struktūra, sudaryta iš kelių

skirtingų ląstelių tipų (raumenų, riebalų, mioglobino ir kt.), reikėtų sukurti

kelių tipų ląstelių 3D struktūros formavimo metodą. Naudojant audinių

inžinerijos technologiją arba biospausdinimo sistemą, raumenų ląstelės ir

įvairūs pagalbinių ląstelių tipai gali būti auginami ant to paties 3D karkaso,

kad susidarytų sudėtingi audiniai, imituojantys skeleto raumenų struktūrą in

vivo. Neseniai 3D inžinerijos karkasai buvo naudojami galvijų palydovinėms

ląstelėms, kurios buvo išplatintos ant 3D karkasų, panardinant jas į mioge-

ninę augimo terpę. Galvijų lygiųjų raumenų ir endotelio ląstelės yra diferen-

cijuotai auginamos ant karkasų, kad susidarytų ląstelių pagrindu pagaminti

mėsos produktai, kurie pagal skelbiamą informaciją yra tinkami vartoti kaip

maisto produktai (Ben-Arye, T. ir kt., 2020).

Galvijų kamieninės ląstelės ir indukuotos pluripotentinės kamieninės

(iPS) ląstelės gali būti laikomos auginamos mėsos šaltiniais. Miogeninės paly-

dovinės ląstelės ir riebalinės kamieninės ląstelės dauginamos auginant in vitro

ir gaminamos taip, kad būtų panašios į mėsos struktūrą. Indukuotos pluri-

potentinės kamieninės (iPS) ląstelės gali diferencijuotis į keletą skirtingų

ląstelių tipų, apimančių raumenų audinį, kurie kartu su daugeliu kitų ląstelių

tipų galėtų būti naudojami trimatėms (3D) struktūroms gaminti, naudojant

audinių inžinerijos arba biospausdinimo technologijas.

Esminė auginimo in vitro dalis yra auginimo ar fiziologinė terpė. Jos

užduotis – tiekti makromolekules, maistines medžiagas ir kitus augimui ir

ląstelių dauginimuisi svarbius dalykus. Tradiciškai tai yra galvijų embrio nų

serumas (angl. Foetal Bovine Serum, FBS), kuris išgaunamas iš galvijų

embrio nų kraujo. Jo gamyba yra neetiška ir iškreipia siekį neišnaudoti

gyvūnų. Tai pats brangiausias auginamos mėsos terpės komponentas, be to,

jo cheminė sudėtis labai priklauso nuo gyvūno, todėl cheminiu požiūriu jo

negalima vienodai kiekybiškai įvertinti. Medžiagos, reikalingos audiniams

vystytis, daugiausia tiekiamos per gyvūno kraują, ir joks kitas žinomas skystis

114

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

negali tenkinti visų šių funkcijų. Ideali terpė turėtų būti chemiškai kieky-

biškai įvertinama, lengvai prieinama, pigi ir nepriklausanti nuo gyvūnų.

Labiausiai tikėtina, kad ji bus gauta iš augalų, nes tai galės sumažinti infekci-

nių ligų sukėlėjų perdavimo galimybę, tačiau kai kuriems vartotojams tokia

terpė gali sukelti alerginių reakcijų. Siekiant išvengti bet kokių gyvūninės

kilmės produktų naudojimo, pagrindinėms auginimo terpės sudedamosioms

dalims gaminti buvo pasiūlyta naudoti ne galvijų ar arklių vaisiaus serumą, o

fotosintetinius dumblius ir melsvadumblius (Haagsman, H. P. ir kt., 2009).

Reaktoriuje ląstelių linijos panardinamos į auginimo terpę, kur ir prasi-

deda jų dauginimasis. Auginimo terpės paprastai sudaromos iš bazinių terpių,

kurios aprūpina ląsteles reikalingais angliavandeniais, riebalais, baltymais ir

druskomis. Kai ląstelė paima pakankamą kiekį šių medžiagų, ji dalijasi ir jos

populiacija didėja eksponentiškai. Augimo terpė gali būti papildyta priedais,

pavyzdžiui, serumais, kurie terpei suteikia papildomų, ląstelių augimui svar-

bių baltymų arba steroidų (Datar, I., 2010).

Ląstelių gebėjimas įsisavinti maistines medžiagas ir daugintis iš dalies

priklauso nuo jų aplinkos pH. Kai prasideda diferenciacija, raumenų skai-

dulos pradeda gaminti pieno rūgštį. Kadangi pieno rūgštis kaupiasi terpėje,

aplinka vis labiau rūgštėja ir nukrenta žemiau optimalios pH. Todėl auginimo

terpė turi būti dažnai atnaujinama.

Bioreaktoriai

Dirbtinė mėsa paprastai auginama bioreaktoriuose (4.7 pav.). Kad ląste-

lės galėtų augti ir specializuotis, į bioreaktorių vidų dedami karkasai.

Bioreaktoriai yra dideli įrenginiai, kuriuose ląsteles veikia daugybė veiksnių,

būtinų proliferacijai (ląstelių populiacijos augimui dalijimosi būdu) arba diferenciacijai (procesai, per kuriuos ląstelės įgyja morfologinių ir fiziologinių

skirtumų ir susidaro galutinės ląstelės, iš kurių formuojasi įvairūs organai

arba audiniai). Bioreaktoriaus temperatūra priklauso nuo auginamų ląstelių

rūšies. Jei tai yra žinduolių ląstelės, temperatūra turi būti iki 37 °C, o jei

vabzdžių ląstelės – jos gali augti kambario temperatūroje. Daugumoje biore-

aktorių palaikoma 5 % anglies dioksido koncentracija (Collignon, M. L.;

Williams, A., 2020).

115

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

Maišymo sistema

Maitinimo siurblys

Maistinė

Sistemos

terpė

monitorius

Jutikliai

Oras

Reaktoriaus

Šiluminis

bakas

gaubtas

Panardintas aeratorius

Ištakis

4.7 pav. Dirbtinės mėsos auginimo bioreaktoriaus

schema (Bioreactor principle.svg. CC BY-SA 3.0)

Plačiausiai naudojami maišomieji bioreaktoriai. Darbaratis didina terpės

srautą ir taip homogenizuoja auginimo terpę, o difuzorius palengvina deguo-

nies patektį į terpę. Fiksuoto sluoksnio bioreaktoriai dažniausiai naudojami prilipioms kultūroms. Juose yra juostelių pluoštai, kurie sudedami taip, kad

sudarytų sluoksnį, prie kurio gali prisitvirtinti ląstelės ir per kurį cirkuliuoja

aeruota auginimo terpė. Oro transportavimo bioreaktoriuose auginimo terpė

aeruojama naudojant oro burbuliukus, kurie vėliau išsisklaido ir pasklinda

tarp ląstelių. Nuolatiniam auginimui tinkamiausi perfuziniai bioreaktoriai.

Jie nuolat sausina pieno rūgštimi prisotintą terpę, kurioje jau nėra maistinių

medžiagų, ir papildo ją šviežia terpe.

Bendras iššūkis bioreaktoriams ir karkasams yra sistemos, leidžiančios

visoms ląstelėms patekti į auginimo terpę ir kartu optimizuoti ląstelių augi-

mui būtinus erdvinius reikalavimus, įgyvendinimas. Kad būtų palaikomas

augimas, ląstelių proliferacijos fazėje, prieš įdedant pastolius, ląstelės turi

būti pritvirtintos prie paviršiaus. Taigi, ląstelės turi būti auginamos tik vienos

116

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

ląstelės storio monosluoksniuose, todėl reikia didelio paviršiaus ploto. Tai

praktikoje kelia didelių iššūkių. Kartais tokiose sistemose gali būti mikro-

nešiklių – mažų sferinių stiklo arba kitos suderinamos medžiagos rutuliukų,

paskleistų auginimo terpėje. Ląstelės prilimpa prie šių mikronešiklių, kaip ir

prie bioreaktoriaus šonų, todėl padidėja paviršiaus plotas.

Ląstelių diferenciacijos fazėje ląstelės gali būti pasėtos ant karkasų, todėl

nereikia naudoti mikronešiklių. Tačiau tokiais atvejais dėl didelio ląstelių

tankio ant karkasų ir dėl to, kad ne visos ląstelės turi sąsają su auginimo terpe,

jos žūva ir mėsoje susidaro nekrozės židiniai. Kai raumenys auginami in vivo, šios problemos išvengiama, nes tarpląstelinė matrica per kraujagysles tiekia

maistines medžiagas į raumenis.

Karkasai

Auginamas raumenų audinys vystosi augimo terpėje, o galutinis produk-

tas suformuojamas trimatėje struktūroje. Iš pradžių ląstelės turi būti pasė-

tos į karkasus. Karkasai iš esmės yra formos, skirtos ląstelėms organizuotis į didesnę struktūrą. Karkasai turi pasižymėti poringumu, biocheminėmis

savybėmis, kristališkumu, degraduojamumu, valgomumu, skysčių ir dujų

transportuojamumu. Praktika rodo, kad yra nedaug medžiagų, kurioms

būdingos visos šios savybės, todėl tenka maišyti skirtingas, viena kitą papil-

dančių savybių turinčias medžiagas.

Ląstelių augimui didelę svarbą turi karkasų poringumas. Poros yra

nedidelės angos karkasų paviršiuje. Jos padeda išsklaidyti dujas ir maistines

medžiagas į vidinius, prie karkaso paviršių prilipusių ląstelių sluoksnius ir

neleidžia susidaryti „nekrozės židiniams“. Nekrozė – tai reiškinys, kai ląstelės,

kurios tiesiogiai nesiliečia su auginimo terpe, miršta dėl maistinių medžiagų

stygiaus (Campuzano, S.; Pelling A. E., 2019).

Augalų, iš kurių gaminami karkasai, kraujagysliniame audinyje yra

organų, atsakingų už vidinį skysčių transportavimą. Šie organai taip pat gali

padėti keistis dujomis ir maistinėmis medžiagomis. Dėl degradacijos tam

tikros medžiagos suyra į junginius, kurie yra naudingi ląstelėms. Degradacija

leidžia lengvai nuimti karkasus nuo gatavo produkto, paliekant tik ląstelinį

audinį, taip padidinant jo panašumą į in vivo mėsą.

117

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

Karkasų biocheminės savybės turi sukurti cheminius signalus, skati-

nančius ląstelių diferenciaciją. Jei karkasų negalima nuimti nuo išaugintų

audinių, jie patys turi būti pagaminti iš valgomų maistingų sudedamųjų

dalių (ingredientų). Karkasams tinkamų medžiagų įvairovė yra labai didelė:

gamybai naudojama celiuliozė, chitinas, kolagenai, grybiena, nanomedžiagos.

Celiuliozė yra gausiausias polimeras gamtoje ir sudaro augalų lapų išorinius

skeletus. Dėl gausumo jos kaina yra palyginti maža. Ji taip pat yra universali

ir pasižymi biologiniu suderinamumu. Per kryžminius ryšius (kovalentiniai

ryšiai tarp atskirų polimerų grandinių) augalo audinio mechaninės savybės

gali būti pakeistos taip, kad jos būtų labiau panašios į raumeninį audinį.

Alternatyva augalinei celiuliozei yra bakterinė celiuliozė, kuri paprastai

yra grynesnė už augalinę celiuliozę, nes joje nėra teršalų, tokių kaip ligninas

ir hemiceliuliozė. Bakterinė celiuliozė turi daugiau vandenilio jungčių tarp

polimerų gijų, todėl pasižymi didesniu kristališkumu. Joje taip pat yra mažes-

nės mikrofibrilės, kurios leidžia išlaikyti daugiau drėgmės ir turėti mažesnes

poras.

Chitinas yra antras pagal gausumą gamtoje esantis polimeras. Jis randa-

mas vėžiagyvių ir grybų egzoskeletuose. Kadangi gaminant ląstelinę mėsą

siekiama atsisakyti priklausomybės nuo gyvūnų, iš grybų gautas chitinas kelia

didžiausią susidomėjimą. Chitine pakeitus tam tikras aminorūgščių grupes

gaunamas chitozanas. Jis turi antibakterinių savybių, ypač pasižymi bakteri-

cidiniu poveikiu bakterijoms, tokioms kaip E. coli.

Kolagenas yra baltymų šeima, sudaranti pirminę žmogaus jungiamojo

audinio struktūrą. Paprastai jis gaunamas iš galvijų, kiaulių ir pelių, gamina-

mas kaip akytasis hidrogelis, kompozitai ir substratai, turintys topografinių

ženklų ir biocheminių savybių. Grybiena yra plonų šakotų gijų rezginys, iš

kurio dygsta grybai (grybų šaknys). Ji naudojama kietosios būsenos fermenta-

cijos grybų audiniui auginti ant grybienos karkasų. Nanomedžiagos pasižymi

unikaliomis savybėmis ir taip pat naudojamos karkasų gamybai. Iš kokosų

gaunamos maistinės skaidulos pasižymi biologiniu suderinamumu, dideliu

poringumu, yra biologiškai skaidžios.

Pasaulyje gyvulių mėsa sudaro net ketvirtadalį visų su maistu gaunamų

baltymų. Mėsa „iš mėgintuvėlio“ dabar nagrinėjama kaip kryptis išspręsti

iš karto tris svarbias žmonijos problemas – pamaitinti alkstančius,

118

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

sumažinti stresą gamtai ir kartu nenaudoti smurto prieš gyvūnus. Nors

dirbtinės mėsos gamybos sistemoms reikia mažiau žemės nei tradicinėms

gyvulininkystės sistemoms, dirbtinės mėsos gamybos sistemai reikia

mažiausiai keturis kartus daugiau energijos nei tradicinei gyvulininkys-

tei. Dirbtinei mėsai reikia 18–25 GJ/t tiesioginės energijos, o tradici-

nei mėsai pagaminti – 4,5 GJ/t tiesioginės energijos (Tuomisto, H. L.;

Teixeira de Mattos, M. J., 2011). Antra vertus, karvės, kiaulės ir

vištos – tiesiog neefektyvus augalinių baltymų vertimo gyvūniniais būdas,

nes prarandame daugybę maisto vien todėl, kad sumaitiname jį gyvuliams,

kaip tarpininkams. Kol kas dar nelabai aišku, ar dirbtinės mėsos sinteti-

nimui iš tiesų reikia daug mažiau gamtos išteklių nei gyvūnų auginimui

maistui.

Dirbtinės mėsos technologijos sulaukė didelio dėmesio, nes daugelis

mano, kad ši technologija galėtų papildyti arba iš dalies pakeisti įprastą

gyvulininkystę, nors tradicinė gyvulininkystės sistema pasaulyje yra

viena svarbiausių žemės ūkio dalių. Dirbtinės mėsos auginimui, paly-

ginti su tradicine gyvulininkystės sistema, reikia mažiau žemės, pašari-

nių grūdų, vandens ir energijos. Be to, dirbtinės mėsos auginimo sistemos

konversijos į valgomąją mėsą koeficientas gali būti didesnis nei tradici-

nės gyvulininkystės sistemos, kuriai būdingas konversijos koeficientas yra

5–25 % (Tuomisto, H. L.; Teixeira de Mattos, M. J., 2011). Labai svarbu,

ar vartotojas priims dirbtinę mėsą, nes jo reakcija gali būti ir priešiška

(Laestadius, L. I., 2015). 2020 m. visame pasaulyje veikė 32 dirbtinės mėsos

gamybos įmonės, daugiausia dėmesio skiriančios dirbtinei jautienai (25 %),

paukštienai (22 %), kiaulienai (19 %), jūrų gėrybėms (19 %) ir kitų rūšių

gyvūnų mėsai (15 %) (Choudhury, D. ir kt., 2020).

Jau dabar vyksta diskusijos, kad didesnis dirbtinės mėsos vartojimas

gali sukelti tam tikrų neigiamų pasekmių, nes sumažėjęs užimtumas gyvu-

lininkystėje turės didelį poveikį žemės ūkio sektoriui. Dėl sumažėjusio trąšų

ir vaistų vartojimo chemijos ir farmacijos įmonės taip pat gali pajusti finan-

sinį poveikį ir būti nesuinteresuotos remti šias technologijas.

Dirbtinės mėsos vartojimą gali stabdyti ir religiniai įsitikinimai. Pagal

islamo mitybos praktiką jokių prieštaravimų valgyti šios rūšies dirbtinę mėsą,

kol ląstelės nėra paimtos iš kiaulių, šunų, vilkų, hienų, kačių, varlių, erelių

119

G E N ET I ŠK A I MODI F I K UOT I ORG A N I Z M A I

ir kitų islamo draudžiamų gyvūnų, nėra. Induizmas paprastai nepripažįsta

jautienos kepsnių ir mėsainių vartojimo. Žydų rabinai nesutaria, ar dirbtinė

mėsa yra košerinė. Dauguma autoritetų sutinka, kad jei pirminės ląstelės

buvo paimtos iš religiniu būdu paskersto gyvūno, iš jo išauginta mėsa bus

košerinė ir bus priimtina pagal žydų įstatymus ir praktiką. Katalikybė drau-

džia valgyti mėsą tam tikromis metų dienomis (gavėnia, adventas), nors ir

neišsako nuomonės, ar laboratorijose auginama mėsa yra draudžiama, kaip

tai atsitinka su mėsa.

Mokslo pažangos sustabdyti negalima. Biologinė būtybė – žmogus –

siekia paveržti iš gamtos gyvybės kūrybos pradmenis. Sudėtingi moksli-

niai tyrimai vyksta daugelyje krypčių ir mokslo sričių (reakcijų kinetikos,

medžiagų apykaitos ir transportavimo, fiziologinės terpės sandaros, karkasų

medžiagų ir konstrukcijos, biospausdinimo ir kt.). Vis dėlto, dirbtinės mėsos

kūrimas – tai brovimasis į kol kas nesuterštą arba „dieviškos“ kūrybos erdvę.

Istorinė patirtis rodo, kad kiekvienos kūrybos pradžią supa nežinios brūzgy-

nai ir klystkeliai, o juose visada slepiasi nelabasis. Ar tikrai šios technologijos

išgelbės žmoniją nuo bado šmėklos, o gal tik sukurs naujus, dar neįsivaizduo-

jamus pavojus? Atsakymo į tokius nuogąstavimus kol kas dar nėra.

120

5 SKYRIUS

ELEKTRONIKOS APSUPTIS

Nors pastaraisiais dešimtmečiais sukurta daugybė naujų technologijų, elekt-

ronika grįstų technologijų skaičius lenkia visas sritis: išmanieji telefonai,

išmanieji automobiliai, išmanieji termostatai, išmanieji durų skambučiai,

išmaniosios spynos, išmanieji šaldytuvai, planšetiniai kompiuteriai,

išmanieji laikrodžiai, išmaniosios apyrankės, išmanieji raktų pakabukai,

išmanieji akiniai ir daugelis kitų. Visas jas net sunku išvardyti. Išmaniosios

technologijos pakeitė žmonių supratimą ir požiūrį į verslą, bendradarbia-

vimą ar bendravimą, jos naudojamos švietimui, pramogoms, rinkodarai,

prekybai, apsipirkimui internetu, sveikatos informacijai gauti ir daugeliui

kitų tikslų.

5.1. Autonominiai robotai

Robotas apibrėžiamas kaip „perprogramuojamas daugiafunkcis manipu-

liatorius, skirtas medžiagoms, detalėms, įrankiams ar specializuotiems

įrenginiams vykdyti įvairias užprogramuotas funkcijas ir atlikti visokias

užduotis“, arba „robotas yra kelių laisvės laipsnių elektromechaninis įren-

ginys, programuojamas įvairioms užduotims atlikti“ (History of Industrial

Robots, 2012). Nors tam tikrame kontekste robotai gali būti vadinami

mašinomis, tačiau jie skiriasi nuo mašinų, nes yra už jas sudėtingesni ir

protingesni. Graikų matematikui Archytui iš Tarentumo (435/410–

360/350 pr. m. e.) pavyko sukurti mechaninį paukštį, kuris veikė varo-

mas garo. Taigi, vienas pirmųjų bandymų sukurti robotus datuojamas IV

amžiuje prieš mūsų erą. Žodį „robotas“ 1920 m. vienoje iš savo pjesių

pirmą kartą pavartojo čekų rašytojas Karelas Čapekas. Jį kildino iš žodžio

„robota“, kuris reiškė „darbuotojas, tarnas ar pagalbininkas“. Įdomu, kad

JAV rašytojas fantastas, mokslo populiarintojas Isaacas Asimovas dar

1942-aisiais suformulavo tris robototechnikos dėsnius: 1) robotas negali

121

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

padaryti žalos žmogui; 2) robotas privalo paklusti žmogaus nurodymams,

jei jie nesikerta su pirmuoju dėsniu; 3) robotas privalo ginti savo egzista-

vimą, jei tai nesikerta su pirmaisiais dviem dėsniais. Skaitant šias taisykles,

dabar atrodo akivaizdu, kad žmogus nekontroliuoja robotų. Pavyzdžiui,

pirmasis ir antrasis dėsniai prieštarauja vienas kitam, nes robotai jau ne kartą

pažeidė šias taisykles. Jau dabar kuriami robotai žudikai (jie taip ir vadi-

nami), aprūpinti mirtinais ginklais, ir kaip jiems tada liepti nežudyti? Ar

tai įmanoma? Kalbant apie trečiąjį dėsnį, kuris teigia, kad robotas turi apsi-

saugoti bet kokia kaina, netiesiogiai pasakoma, kad roboto egzistavimas tuo

metu pakeičia žmogaus egzistavimą.

Pirmosios robotizuotos mašinos buvo išrastos kaip pramoga žiūro-

vams. Dar 1495 m. Leonardoʼas da Vincis sukūrė savo pirmąjį mechaninį

įrenginį, kuris atrodė kaip judantis šarvuotas riteris. Pirmojo pasaulinio

karo metu ir jam pasibaigus daugelis išradėjų kūrė mažas, nuotoliniu būdu

valdomas vikšrines transporto priemones, skirtas sprogstamajam užtaisui

gabenti. Per Antrąjį pasaulinį karą vokiečių naudotas „Galijotas“ turėjo

60 kg sprogmenų. Įrenginys buvo valdomas nuotoliu 650 metrų ilgio

trigubu kabeliu, pritvirtintu prie įrenginio galo (5.1 pav.). Kabelis buvo

naudojamas tiek valdyti, tiek galiai perduoti elektra varomai versijai.

5.1 pav. Antrojo pasaulinio karo metu vokiečių naudota

naikinimo mašina „Galijotas“ (Sdkfz302elektr.jpg. CC BY-SA 3)

122

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Laikui bėgant robotai tapo vis išmoningesni ir pamažu keitė žmones

įvairiose gyvenimo srityse. Per pastaruosius kelis dešimtmečius pasaulis

daugelyje veiklos sričių panaudojo šį žmogaus išradimą, kuris šiandien

vadinamas „robotais“. Robotai gali atlikti užduotis, kurios yra pavojin-

gos žmogui, dirbti žmonėms kenksmingoje aplinkoje. Jie taip pat gali

atlikti monotoniškas, dažnai pasikartojančias užduotis, taip pigiai pakeis-

dami žmogaus rankų darbą. Dauguma automobilius gaminančių įmonių

(„Honda“, „Mercedes“, „Volkswagen“ ir kitos) pritaikė robotus gamybos

linijose. Mokslininkai suskirstė robotus į kelias klases, tačiau kiekviena

klasė dar yra suskirstyta pagal savo funkciją ir pritaikymą. Robotika apima

įvairias sritis ir yra taikoma gynyboje, medicinoje, žemės ūkyje, auto-

mobiliuose, aeronautikoje ir kt. Roboto tipas priklauso nuo naudojimo

paskirties, funkcijų, aplinkos, vietos nustatymo sistemos turėjimo ir pan.

(Kiru, M. U., 2016). Skiriami šie pagrindiniai robotų tipai: stacionarūs

robotai, ratiniai robotai, kojiniai robotai, važiuokliniai robotai, debesijos

robotai ir nanorobotai.

Stacionarūs robotai nejuda ir nekeičia padėties veikimo metu. Jų

daugiausia yra pramoninėje gamyboje, nors buityje naudojama skalbyklė

ar indaplovė irgi yra stacionarūs robotai. Ratiniai robotai (vienračiai, dviračiai robotai, kariniai robotai ir pan.) keičia savo padėtį ar juda iš vienos

vietos į kitą ratais. Kai kalbama apie judėjimą, sudėtingiausiais robotais

laikomi kojiniai robotai. Jie dažnai turi kojas ir rankas, kurios palaiko jų

judėjimą arba padeda atsikelti nugriuvus. Labiausiai paplitę yra robotai

humanoidai, kariniai ir buitiniai robotai (All Types Of Robots, 2016).

Didžiausią robotų grupę sudaro važiuokliniai robotai. Jie turi varomąsias

(judėjimo) grandis, gali judėti bet kokioje aplinkoje (uolėtoje vietovėje,

dykumoje, vandenyje ar net kitose beorėse planetose). Tokių robotų pavyz-

džiai – NASA (JAV) naudojami kosminiai robotai („Mars Pathfinder“,

„Spirit“, „Opportunity“, „Curiosity“, mėnuleigiai „Lunochod“ (TSRS) ir

„Yutu 2“ (Kinija) (5.2 pav.). Šiai robotų grupei priskiriami dronai, povan-

deniniai robotai, bombų aptikimo ir nukenksminimo robotai.

Debesijos robotika yra robotikos sritis, kuria bandoma pasitelkti debe-

sijos technologijas, tokias kaip debesų kompiuterija, debesų saugykla.

Prisijungę prie debesijos, robotai gali pasinaudoti galingesniais skaičiavimo,

123

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

saugojimo ir ryšio ištekliais, esan-

čiais šiuolaikiniame duomenų centre

debesyje, kuris gali apdoroti įvairių

robotų ar kitų mašinų, išmaniųjų

objektų ir kt. pateikiamą informa-

ciją ir ja dalytis. Užduotis robotams

galima perduoti nuotoliniu būdu

per tinklus. Naudojantis debesi-

jos technologijomis galima sukurti

lengvesnius, pigesnius, išmanesnius

robotus. Išmaniosios „smegenys“

susideda iš duomenų centro, žinių

bazės, užduočių planavimo, moky-

mosi, informacijos apdorojimo,

aplinkos ir komunikacijos palai-

kymo ir kt. Šios kategorijos robotai

gali bendrauti net tarpusavyje, keis-

5.2 pav. Marsaeigio „Curiosity“

tis informacija ir priimti kolektyvinį

daryta nuotrauka (PIA22960-

sprendimą. Nemažai tyrimų parodė,

MarsCuriosityRover-SelfPortrait-

kad jie gali pažeisti nurodymus ir

RockHall-VeraRubinRidge-20190115.

veikti savarankiškai, be žmogaus

jpg. Viešo naudojimo)

įsikišimo.

Nanorobotas yra mažas įrenginys, skirtas konkrečiai užduočiai atlikti

nanomasto matmenų erdvėje (Kumar, S. ir kt., 2018; Rouse, M., 2007). Šių

prietaisų dydis yra nuo 0,1 iki 10 μm. Prietaisą sudaro nanomatmenų dydžio

komponentai. Šiandien nanorobotai gali būti naudojami chirurginėms

procedūroms, kurių atlikti negali gydytojai, nes nepasiekia reikiamos

vietos, pvz., vėžiniams susirgimams ar arteriosklerozei gydyti (5.3 pav.).

Monašo universiteto (Australija) mokslininkai pristatė įrenginį, turintį

pakankamai galingą variklį, kad, įleistas į kraujotakos sistemą, galėtų įveikti

kraujo srovės pasipriešinimą ir plauktų į tas organizmo vietas, kurias galėtų

pažeisti kiti medicininiai instrumentai. Pjezoelektra varomas „povan-

deninio laivo“ variklis suka mažiau nei milimetro ilgio „sraigtą“ – labai

greitai besisukančią „uodegėlę“, nusižiūrėtą iš E. coli bakterijos žiuželio.

124

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

5.3 pav. Nanorobotas iškerpa DNR segmentą (https://

www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=5274)

Miniatiūrinė vaizdo kamera į monitorius transliuoja pažeistų audinių

vaizdą. Įrenginys galėtų į reikiamas organizmo vietas pristatyti vaistus ar

paimti ląstelių pavyzdžius, kurie padėtų nustatyti vėžį ir kitas ligas. Tel

Avivo (Izraelis) universiteto ląstelių tyrimo ir imunologijos specialistai

sukūrė „povandeniniu laivu“ pavadintą nanorobotą. Po injekcijos įleistas į

žmogaus kraujotakos sistemą, jis keliauja kraujagyslėmis ir ieško tam tikro

tipo ląstelių, kad galėtų jas „atakuoti“ savo gabenamais vaistais.

Robotas humanoidas yra vienas naujausių, sudėtingiausių ir labiausiai

tyrinėjamų objektų robotikos srityje, apimančioje ir dirbtinį intelektą. Ši

sritis per pastaruosius kelerius metus sulaukė didelio dėmesio ir kritikos

visame pasaulyje. Robotai humanoidai yra tokie robotai, kurių bendra

išvaizda (galva, liemuo, kojos, rankos), veiksmai ir elgesys yra panašūs į

žmogaus (Ličina, S.; Schewe, Ch., 2009). Pirmasis robotas humanoidas

buvo pristatytas pasaulinėje parodoje Niujorke 1939 metais (5.4 pav.).

2,1 m aukščio, 120,2 kg svorio robotas humanoidas galėjo vaikščioti,

pasakyti apie 700 žodžių, rūkyti cigaretes, pūsti balionus ir judinti galvą

bei rankas.

Pastaraisiais metais robotų humanoidų kūrimo srityje matomi didžiu-

liai pokyčiai. Tokie robotai kuriami taip, kad mąstytų ir elgtųsi kaip

žmonės, galėtų veikti savarankiškai, be jokio žmogaus įsikišimo, kad galėtų

prisitaikyti tiek prie žmogaus, tiek prie technologinės įrangos aplinkos. Jie

jau naudojami buityje, biuruose ar įmonėse. Žmonės geba nekęsti, mylėti ar

125

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

jausti kitas emocijas, o jų veikiami,

priklausomai nuo to, kaip su jais

bendrauja kiti žmonės, gali keisti

jų valią ar tikslus. Jei robotas gali

mąstyti pats, vadinasi, jam nereikia,

kad kas nors jam įsakytų ar neleistų

ko nors daryti. Roboto humanoido

intelektualumas iš esmės priklauso

nuo jo turimų jutiklių. Šie jutikliai

gali reaguoti į šviesą, slėgį, kvapą,

chemines medžiagas, garsus ir kitus

dirgiklius. Robotai paprastai turi

ratus, vaikščioja kojomis arba juda

naudojant įvairius kitus kinema-

tinius įtaisus. Dažnai robotas turi

rankas, kurios padeda jam atlikti

daugumą veiksmų. Robotams reikia

tam tikro juos maitinančio energijos

5.4 pav. Robotas humanoidas Elektro,

šaltinio. Kai kurie robotai naudoja

pristatytas pasaulinėje parodoje Niujorke

1939-aisiais (Senator John Heinz History saulės energiją, kiti turi įkraunamas

Center - IMG 7802.jpg. Viešo naudojimo) baterijas. Robotas turi būti aprū-

pintas aktuatoriais, t. y. proceso

valdymo įrangos kontrolės mechanizmais, reaguojančiais į pneumatinius,

hidraulinius ar elektroninius signalus. Vis dėlto, svarbiausias komponen-

tas, dėl kurio robotas yra visiškai funkcionalus ir išmanus, yra dirbtinis

intelektas, dar žinomas kaip dirbtinė neuroninė sistema. Neuronų sistema

robotuose yra panaši į žmogaus nervų sistemą. Ji padeda jiems priimti bei

išsiųsti milijonus įvesties ir išvesties duomenų. Daugeliu atvejų roboto inte-

lektą lemia algoritmo sudėtingumas.

Autonominiai robotai – tai protingos mašinos, galinčios pačios atlikti

užduotis realiame pasaulyje, be aiškios žmogaus kontrolės (Fahimi, F.,

2009). Autonominis robotas daugeliu atvejų turi galimybę gauti infor-

maciją apie artimiausią aplinką, naudodamasis savo dirbtine sąmone. Jie

užprogramuoti taip, kad gali apsibrėžti savo veiksmus ir, apsvarstę visas

126

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

galimybes bei prisitaikę prie bet kokių aplinkos pokyčių (ir palankių, ir

nepalankių), priimti sprendimus. Autonominiai robotai naudojami kariuo-

menėje (ginklai), ligoninėse (operacijoms ir procedūroms), pramoninėje

gamyboje (intensyvioms operacijoms – suvirinimui, surinkimui, dažymui).

Be to, autonominiai robotai turi savarankiško mokymosi gebėjimų, kurie

jiems padeda atskirti objektus ir imtis reikiamų veiksmų. Chirurgijoje

naudojami robotai turi didžiulių pranašumų, tokių kaip darbo paprastu-

mas, tikslumas ir pan., tačiau didėja ir komplikacijų bei prastų rezultatų

rizika. Yra žinomas atvejis, kai išoperuoto organo robotas nepašalino iš

operuotos vietos. Tik kitą dieną gydytojai pastebėjo šią klaidą ir ištaisė.

Suprantama, tai buvo ne roboto, o programuotojų klaida.

Tik ar viskas taip puiku robotų plėtojimo srityje ir ar naujosios tech-

nologijos nekelia grėsmių? Viena vertus, jos yra nepaprastai naudingos, nes

galėsime daugiau laiko skirti sau, savo pomėgiams ar kūrybai, daugiau laiko

praleisti lovoje ir pan. Kita vertus, jos įsiskverbia į asmeninį privatumą,

ir to niekaip negalima sustabdyti. Kaip yra pasakęs Christianas Lousas

Langeʼas: „Technologijos yra naudingas tarnas, bet pavojingas šeiminin-

kas.“ Pavyzdžiui, filmuose matomi robotai, kovojantys mūšio lauke, yra

puikus roboto efektyvumo pavyzdys, tačiau, nors dar sunku suvokti, tai

greitai nebebus fikcija. Kovai skirti autonominiai robotai kuriami mažiau-

siai penkiose šalyse. Kodai, duomenys ir komandos, pvz., „nužudyti“, yra

šių robotų lustuose. Ką daryti, jei jų informacinė sistema bus nulaužta,

technologija pavogta, o informacija panaudota blogiems tikslams?

Be jokios abejonės, robotai prisidėjo prie žmonijos pažangos nuo pat

jų išradimo iki šių dienų. Turime pripažinti, kad kai kurie gerai užprogra-

muoti robotai išgelbėjo nemažai žmonių gyvybių. Šiandien didžiausios

pasaulio automobilių bendrovės labai priklauso nuo robotizuotos gamy-

bos, o darbuotojai yra apsaugoti nuo bet kokių profesinių pavojų. Tačiau

pastaraisiais metais vis dažniau atkreipiamas dėmesys, kad robotų plėtra

darosi pražūtinga ir kelia grėsmę žmonių saugumui. Iš pradžių robotų idėja

buvo padėti žmogui atlikti įvairias veiklas, tačiau vėliau ši kryptis ėmė keis-

tis. Atsirado posakis: „Pirma, jūs turite žmones be mašinų, tada jūs turite

žmones su mašinomis ir galiausiai turite mašinas be žmonių.“ Visai puiki

mintis plėtoti pramoninius robotus, kurie gali sumažinti pavojų žmonėms,

127

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

padidinti veiklos produktyvumą ir pelną, tačiau neprotinga kurti ir gaminti

tai, kas kelia grėsmę net jo kūrėjo egzistavimui. Ekspertai prognozuoja,

kad per ateinančius dvidešimt metų robotų ginklų, kurie taip pat žinomi

kaip robotai žudikai, naudojimas visiškai įsitvirtins. Kita vertus, visiškai

autonominių robotų taikymas ir diegimas iškėlė rimtų etinių, teisinių ir

techninių problemų. Gerai užprogramuotas robotas, kad galėtų atlikti tam

tikrus veiksmus, turi sugebėti numanyti veiksmų prasmę iš žmogaus veido,

žvilgsnio, laikysenos, gestų ir pan. (Sparrow, R., 2007). Vis dėlto, karo

metu robotai visiškai neprisiima atsakomybės. Taigi, kyla klausimas, kas

yra atsakingas už nusikaltimus, padarytus dėl robotų netinkamų veiksmų:

ar dalinio vadas, ar programuotojas, ar robotai? Kelių pasaulinių pramonės

šakų pajamos iš tikrųjų labai padidėjo, kai šios pradėjo diegti robotus savo

gamybos grandinėse. 2013 m. Pietų Korėjos įmonėse kiekvienam 10 000

gamybos darbuotojų teko 437 pramoniniai robotai (Marshall, P., 2016).

Žvelgiant į problemą iš finansinės pusės, roboto kūrimas iš tikrųjų reika-

lauja didelių investicijų, nors prognozė, kad robotai pakeis žmogų, pamažu

tampa realybe.

Socialinių klausimų kyla dėl robotų humanoidų paskirties. Jie naudo-

jami kaip asmeniniai asistentai, bendruomenės darbuotojai, pristatymo į

namus agentai, vietinio pervežimo pagalbininkai ir pan. Taip pat jie geba

mokytis, jausti, reikšti emocijas ir troškimus, tačiau ekspertai mano, kad

turint visas šias dirbtines savybes kyla daug neregėtų iššūkių, kurie gali

sukelti nemažai sunkumų, tokių kaip: 1) bendruomenė apima daugybę

žmonių ir objektų, vieni žmonės ateina, kiti išeina; dėl šios priežasties

daugumai robotų sunku atpažinti nepažįstamus žmones; 2) robotui sunku

atskirti kenksmingus ar pavojų keliančius objektus nuo nekenksmingų,

pvz., jei robotas naudojamas policijoje, jam labai sunku atskirti pavojingą

žmogų nuo žmogaus, judančio su lazda. Be to, robotai negali aptikti kūno

kalbos aspektų, pvz., gestų, žvilgsnio, veido emocijų ir kt. Yra duomenų,

kad mokslininkai pradėjo kurti robotus, galinčius pakeisti mirusius arti-

muosius ir taip sumažinti netekties skausmą ir įtampą. Šio tipo robotai

skirti mylėti aplinkinius žmones, moka reikšti emocijas, verkia, reaguoja

į pyktį, gali prarasti kantrybę ir net pakenkti. Prognozės rodo, kad anks-

čiau ar vėliau bus sukurti robotai, kurie teiks sekso paslaugas, turės jausmų

128

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

ir troškimų kaip moterys ir vyrai,

o su jais komunikavę asmenys gali

niekada nesužinoti, kad jie iš tikrųjų

bendravo su robotais.

Robotikoje vis grėsmingesnį

pavidalą įgaunančios technologijos

dar vadinamos robotais žudikais. Šio

tipo robotai naudojami karo veiks-

5.5 pav. Roboto, rankoje laikančio

mams atlikti arba kaip gynybos granatą, atvaizdas (https://stock.adobe.

sistemos elementas (5.5 pav.). Jie gali com/bg/search?k=killer+robots&asset_

savarankiškai, be žmogaus įsikišimo,

id=277526729)

pasirinkti taikinius ar objektus. Jau

yra robotizuotos sistemos, galinčios automatiškai atpažinti ir atakuoti artė-

jančias raketas, lėktuvus ir kt. Dabar šios sistemos sparčiai populiarėja, nes

JK, JAV, Kinija, Izraelis, Rusija ir kitos šalys yra nemažai pažengusios šioje

srityje.

Pasaulyje jau prasidėjo kampanija, skirta sustabdyti robotų žudikų

kūrimą ir naudojimą. Apie 44 šalys pasirašė dokumentus, nepritariančius

tokių projektų tęstinumui. Štai keletas priežasčių, pagrindžiančių tokį

požiūrį. Pirmiausia – sąžinės nebuvimas. Įsivaizdavimas, kad mašinos turės

sąmonę, yra tik svajonė, kuri niekada neišsipildys. Ginkluoto konflikto

metu, apsisprendžiant dėl gyvybės ir mirties, reikia gebėti jausti užuojautą

ir turėti intuiciją. Žmonės, nors irgi klysta, bent jau gali turėti šias savy-

bes, o robotai tikrai jų neturi. Sunku prognozuoti, kokios bus pasekmės,

kai žmonėms persekioti karo zonoje bus paleista mašina be sąmonės ir

sąžinės.

Negalima atmesti ir robotizuotos sistemos gedimo bei įsakymo nesu-

vokimo. Yra daug priežasčių, dėl kurių mašina gali sugesti, viena jų – blogas

kodavimas. 2007 m. spalį pusiau automatizuotas robotas sugedo ir per vieną

atvejį, kurį vadiname „draugiška ugnimi“, žuvo karys, dar 14 karių buvo

sužeisti. Kito panašaus įvykio metu vadas įsakė robotui pradėti atakuoti

namą, kuriame, kaip skelbta, buvo sukilėlių bazė. Robotas, aprūpintas

infraraudonųjų spindulių skaitytuvais, jutikliais, galintis aptikti judėjimą

per sienas, nustatė, kad namuose yra vaikų, todėl atakos nepradėjo (Lin, P.

129

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

ir kt., 2008). Taigi, kyla klausimas, kaip būtų susiklosčiusi ši situacija, jei

vaikai būtų buvę pavojingai ginkluoti?

Reikia atkreipti dėmesį į du svarbius aspektus:

– pažeidžiamumo galimybes – įsilaužėliai gali pakeisti robotų neuroninės schemos ypatybes ir taip priversti robotą nepaisyti pradinės jo misijos;

– nuotolinio valdymo grandies pažeidžiamumą – jeigu robotas yra tiesiogiai prijungtas prie pasaulinio tinklo arba interneto, tai reiškia, kad jį galima

valdyti nuotoliniu būdu ir galbūt įsilaužti į jo valdymo sistemą. Toks robotas

gali būti naudojamas kaip tarpininkas (zombis), norint pradėti didesnę ataką

prieš kitus žmones.

Kenkėjiška programinė įranga yra bet kokia programa, kuri tyčia

kenkia kompiuteriui. Be to, naudojant debesijos technologijas, robotai gali

būti užpulti per mechanizmą, žinomą kaip botnetas (Hu, G. ir kt., 2012).

Botnetas yra prie interneto prijungtų įrenginių rinkinys, kurį gali sudaryti

asmeniniai kompiuteriai, serveriai, mobilieji ir daiktų interneto įrenginiai,

kurie yra užkrėsti ir valdomi įprasto tipo kenkėjiškų programų, dažnai jų

savininkui apie jas nežinant. Užkrėstus įrenginius nuotoliu dažnai valdo

kibernetiniai nusikaltėliai, tačiau kenkėjiškos operacijos lieka paslėptos

nuo vartotojo. Botneto ataka – kai kompiuterių, vadinamų zombiais, rinki-

nys (užkrėstas kenkėjiška programa) leidžia užpuolikui nuotoliniu būdu

priversti kompiuterį daryti ką nors netinkamo, pavyzdžiui, surengti ataką.

Taigi, jei mašinos yra sujungtos į vieną tinklą, didelė tikimybė, kad jos galės

keistis informacija, kuri gali padėti koordinuoti ataką prieš bet ką.

Robotai humanoidai ir autonominiai robotai pasaulyje gerai žinomi ne

tik dėl jų pasiektos pažangos, intelekto, automatizavimo lygmens. Kol kas,

tam tikra prasme, daugiausia žalos robotų plėtrai padarė fantastikos rašyto-

jai ir filmų kūrėjai, nes jų kūriniuose labai daug dėmesio skiriama robotams

žudikams. Savo kūriniais jie pridarė daugiau žalos nei naudos, todėl girdima

vis daugiau nerimo balsų, siekiančių, kad šie robotai būtų uždrausti. Vis

daugiau žmonių mano, kad plėtojant šią technologiją būtina išsamiau ištirti

robotų kūrimo ir naudojimo visose žmogaus gyvenimo srityse (sveikatos,

žemės ūkio ir socialiniuose institutuose, karinėse operacijose ir kt.) iššū-

kius, rizikas, problemas ir trūkumus. Kuriant ir diegiant robotus reikėtų

130

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

apsvarstyti pasekmes, kurias jie gali sukelti apskritai: nedarbą, nusikals-

tamumo didėjimą, mirtinus nelaimingus atsitikimus ir kitas pavojingas

situacijas.

5.2. Dronų spiečiai

Dažnas danguje yra stebėjęs, ypač rudeniop, paukščių spiečius (5.6 pav.).

Šie spiečiai keičia savo formą, judėjimo kryptį ar judėjimo pagreitį, be mato-

mos priežasties atsiranda ir išsisklaido. Panašūs, tik žuvų, spiečiai stebimi

vandenynuose ar jūrose. Mokslininkai ar gamtos stebėtojai bandė įminti

šio keisto reiškinio priežastis ir yra pasiūlę įvairių hipotezių. Pavyzdžiui,

vabzdžiai ar paukščiai, susibūrę kartu, tiria aplinką, orientuojasi vietovėje,

tiesiog išvengdami kliūčių, o tada grįžta į savo lizdus. Bičių spiečius nuke-

liauja ne daugiau kaip 100 m nuo avilio, paukščių spiečius – kelis kilomet-

rus. 1989 m. Kalifornijos universiteto mokslininkai Gerardo’as Benis ir

Jingas Wangas pirmą kartą pavartojo terminą „spiečio intelektas“, žymintį

spiečių robotikos pradžią. Šis terminas apibūdina dronų, kurie „bendrauja“

tarpusavyje ir atlieka užduotis kaip vienas darnus vienetas, spiečių. Vis

dėlto, šie stebėjimai buvo daugiau gamtos įvairovės pažinimas, bet realios,

taikomosios reikšmės jie neturėjo. Tačiau kai atsirado dronai, šiuo reiškiniu

susidomėjo kariškiai.

a

b

5.6 pav. a – biologinės saviorganizacijos pavyzdys: paukščių spiečiai (https://

globalguerrillas.typepad.com/globalguerrillas/2012/03/drones-and-operational-

maneuverability.html); b – ančiuvių spiečiai (Moofushi Kandu fish.jpg. CC BY-SA 2.5)

131

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Pagal technines charakteristikas dronai skirstomi į kelias klases.

1 klasės (iki 150 kg) dronai gali veikti nepertraukiamai iki kelių valandų,

skristi iki 80 km atstumu, išvystyti iki 100 km/h greitį ir pakelti iki 5 kg

svorį. Tokie dronai paleidžiami ranka, nuo pneumatinės bėgelių sistemos,

gali pakilti vertikaliai, gali nešti nedidelį kiekį sprogstamosios medžiagos. Iš

esmės jie yra skirti žvalgybinėms užduotims atlikti. 2 klasės (150–600 kg)

dronai gali išbūti ore iki 10 val., pasiekti 100–200 km atstumą, pakelti iki

70 kg svorį ir išvystyti iki 200 km/h greitį. Tokie dronai būna aprūpinti

elektrooptiniais ir infraraudonųjų spindulių jutikliais, gali būti apginkluoti

valdomomis „žemė-oras“ raketomis ir kt. 3 klasės (nuo 600 kg) dronas gali

išbūti ore parą ar ilgiau, pakelti iki kelių šimtų kilogramų krovinį, pasiekti

300 km/h greitį ir nuskristi kelių tūkstančių kilometrų nuotolį (5.7 pav.).

Dauguma jų turi platų ginkluotės spektrą, o dalis tokių dronų skirti žval-

gybos užduotims atlikti (Hollings, A., 2020; Sanders, A. W., 2017).

Įprastai karinių dronų pilotai dirba kompiuteriais tamsiuose

kambariuose. Dronų spiečiaus pilotas savo dronus valdo pasitelkęs virtualio-

sios realybės akinius. Jis gali matyti tai, ką mato kiekvienas spiečiaus dronas. O

kaip „bendrauja“ dronų spiečiai? Dideliam spiečiui susisiekti reikalinga ryšio

sistema, kuri greitai keičiasi ir optimizuoja ryšį „daugelis su daugeliu“. Tokia

sistema – tai dinaminis belaidis tinklas, paprastai žinomas kaip belaidžio tinklo tinklas. Spiečius galima laikyti tam tikru kvaziorganizmu, kuris, siekdamas

konkretaus tikslo, gali prisitaikyti prie aplinkos pokyčių ar keisti savo elgseną

(Hamann, H.; Schmickl, T., 2012). Dronų spiečius veikia autonomiškai, kad

vienam operatoriui nereikėtų pačiam valdyti kelių dronų realiu laiku.

Decentralizuotoje sistemoje kiekvienas dronas „bendrauja“ su arti-

miausiu kaimynu tinklo stiliumi, kuris yra greitesnis, nes perduodama

mažiau duomenų ir sukuriama dinamiškesnė veikla. Tai panašu į judėjimą

minioje: kreipiamas dėmesys į artimiausius kaimynus, o ne į kiekvieną

minioje esantį asmenį. Jūs nebūtinai matote kliūtis iš anksto, bet kai jų atsi-

randa, jūsų „artumo jutikliai“ liepia judėti ta kryptimi, kuri leidžia išvengti

susidūrimo su kliūtimi ir aplinkiniais žmonėmis, o jie, savo ruožtu, daro tą

patį. Toks elgesys leidžia asmenims prisijungti prie minios arba ją palikti,

nedarant didelės įtakos bendram srautui. Tai iš pažiūros paprasta užduotis

žmonėms, tačiau sistemos kompiuteriai, veikiantys kaip dronų smegenys, turi

132

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

RQ-4 Global Hawk

MQ-1 Predator

MQ-5 Hunter

MQ-9 Reaper

MQ-8 Firescout

MQ-1C Grey Eagle

RQ-7 Shadow

Pėdos

5.7 pav. JAV kariniai dronai (2022 m., mastelis pateiktas

pėdomis) (https://www.sandboxx.us/blog/americas-military-

drones-are-probably-a-lot-bigger-than-you-think/)

atlikti šimtus skaičiavimų per sekundę. Šis ribojantis veiksnys kelia nemažų

iššūkių, kai reikia apskaičiuoti, kiek dronų gali saugiai skristi vienu metu.

Kokios yra spiečiaus savarankiško veikimo taisyklės? Keletas jų:

• išsirikiavimas ir judėjimas ta pačia kryptimi kaip ir kaimynai;

• sanglauda, t. y. siekis būti arti kaimynų;

• atstumo išlaikymas, t. y. vengimas susidurti su kaimynais .

Technologijų pažanga paprastai būna eksponentinė, todėl tai, kas šian-

dien atrodo sunku ar neįmanoma, bus elementaru netolimoje ateityje. Dažnai

frazė „dronų spiečius“ reiškia, kad vienu metu naudojami keli dronai. Tačiau

tikrame dronų būryje dronai „bendrauja“ ir „bendradarbiauja“, priimdami

133

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

kolektyvinius sprendimus, kur skristi ir ką daryti. Militarizuotame dronų

būryje, vietoj 10 ar 100 skirtingų bepiločių orlaivių, spiečius sudaro vieną

integruotą ginklų sistemą, kuriai vadovauja dirbtinis intelektas. Gerai, kad

dar nėra jokių požymių, kad spiečius būtų priėmęs savarankiškus sprendimus,

ką veikti, ką pulti ar žudyti.

Karinės pajėgos kuria, bando ir dalijasi kovos su spiečių technologijo-

mis patirtimi. Veiksmingos kovos su dronais sistemos turi būti nebrangios,

greitai įkraunamos ir galinčios vienu metu pasiekti kelis taikinius. Tokios

sistemos turėtų būti įdiegtos didelės rizikos objektuose, pavyzdžiui, oro

uostuose, ypatingos svarbos infrastruktūros objektuose ir vietose, kuriose

būna valstybių vadovų. Realybė tokia, kad beveik jokios dabartinės kovos su

dronais sistemos nėra skirtos operacijoms su dronų spiečiais. Dronų spiečius

kelia pavojų, panašų į tradicinių masinio naikinimo ginklų pavojų. Padidėjęs

dronų spiečiaus savarankiškumas leidžia valstybėms vienu metu naudoti daug

daugiau dronų. JAV kariuomenės Gynybos pažangių tyrimų projektų agen-

tūra (DARPA) patvirtino, kad žmogus gali telepatiškai valdyti visą dronų

spiečių, naudodamas vieną į smegenis implantuotą mikroschemą. Bepiločių

orlaivių spiečiams išaugus į superspiečius (1 000 ar net šimtai tūkstančių bepiločių orlaivių), joks žmogus negalės turėti reikšmingos kontrolės. Dronų

spiečių karinė vertė kyla ir dėl sudėtingumo, ir dėl lankstumo. Būsimi spiečiai

galės būti įvairaus dydžio, aprūpinti įvairiais keičiamais jutikliais ar ginklais.

Spiečius taip pat gali turėti prisitaikančių savybių, tokių kaip savęs išgydymas,

kai spiečius modifikuojasi, kad prisitaikytų prie kai kurių narių praradimo

arba savęs sunaikinimo, siekiant įvykdyti vienos krypties misijas. Dronų spie-

čius taip pat greičiausia bus vis labiau integruotas į tam tikros formos dronų

motininį spiečių. 2015 m. JAV karinio jūrų laivyno laboratorija išskraidino

penkiasdešimt autonominių bepiločių skraidyklių. Jos buvo paleistos dviem

spiečiais po dvidešimt penkis bepiločius orlaivius. Dronai patys priimdavo

ribotus sprendimus, naudodamiesi sąsajomis, ir jiems prireikdavo tik dviejų

žmonių. 2016 m. JAV išbandė trisdešimt vieno drono būrį, kuris buvo paleis-

tas per keturiasdešimt sekundžių, ir ėmė vykdyti spiečiaus užduotis. Oro

pajėgos intensyviai kuria mikrodronų spiečius. Mikrodronai yra palyginti

pigūs, gana maži, todėl juos sunku aptikti. Didelis bepiločių orlaivių spiečius

užgožia priešo radarą ir oro gynybą, nes vienu metu erdvėje atsiranda per

134

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

daug taikinių. Planuojama paleisti iki 1 000 mikrodronų (15 cm dydžio)

spiečius. Didelis pranašumas, kad bepiločių orlaivių spiečius kelia nedidelę

riziką personalui ir karinius sprendimus priimantiems asmenims, o karinės

organizacijos patiria nedideles išlaidas. Priklausomai nuo dronų spiečiaus

dydžio, padaliniai beveik akimirksniu gali gauti nuolatinę ir nepertraukiamą

informaciją apie priešininką bei jo taikinius ir juos sunaikinti. Jūroje žmonių

nevaldomi laivų spiečiai gali toliau aptikti priešininko laivus, juos sekti ar atakuoti, sumažinti priešininko gebėjimą judėti ir manevruoti nepastebimai.

Bepiločių orlaivių spiečius kelia mirtiną pavojų visur, nes toks spiečius

gali akimirksniu nužudyti bet ką, kas juda sausumoje, ore ar jūroje, užkirsti

kelią priešininko judėjimui ir manevrams, paralyžiuoti jo sistemų veikimą.

Dronų spiečiai turi ir pažeidžiamų pusių. Juos galima paveikti naudojant

elektroninio trukdymo priemones, elektromagnetinius impulsus (jie gali

sunaikinti lėktuvnešiuose, automobiliuose, ryšių sistemose, mobiliuosiuose

telefonuose esančią elektroniką), taip pat lazerių spinduliuote, elektromag-

netiniais ginklais, išmaniosiomis kulkomis, kibernetinėmis atakomis. Dėl

elektroninių ryšių ir prieigos taškų kiekio, bepiločių orlaivių spiečius gali būti

jautresnis kibernetinėms atakoms nei pavieniai dronai.

Autonominiai bepiločių orlaivių spiečiai artimiausiu metu vis dažniau

pakeis tradicinius žmonių karinius dalinius. Ši realybė jau prasidėjo. Lauke

dronų spiečius greičiausia ribos (kaip ir bet kurį karinį vienetą per visą istoriją) logistika. Šiuo atveju tai būtų dronų pasipildymas energija (mažiau – amuni-cija). Autonominiai dronų būriai veiks savarankiškai nuo mėnesių iki metų.

Vadinasi, jie naudos energiją taupantį manevravimą, galės „užmigti“ ir vėl

suaktyvėti, pasipildyti energija naudodami saulės ar vėjo energiją.

Dronų spiečius turi daug pranašumų, tačiau dronai susilpnėja ir gali būti

neutralizuojami, kai susiduria su ginklu, kuris yra toks pat stiprus, greitas

ir efektyvus. Vis dėlto, bet kokie dronų spiečių pranašumai yra tik laikini,

žmonės ir sistemos ilgainiui prisitaiko. Visuomenė, net ir labiausiai įtemp-

toje, nepažįstamoje ir sudėtingiausioje aplinkoje, gali prisitaikyti ir „išnau-

doti“ naujumą bei naujovės keliamus pažinimo iššūkius.

Nors spiečių technologijos daugiausia plinta skraidančių aparatų terpėje,

jau galima pamatyti ir antžeminių transporto priemonių būrius. Robotų

valdomų antžeminių transporto priemonių būriai taip pat yra integruojami

135

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

į karines operacijas. Antžeminiai spiečiai gali stebėti ir atakuoti „kiekvieną mūšio lauko centimetrą“, yra organizuota, savarankiška ir bendradarbiaujanti

sistema. Be to, robotams ir žmonių nevaldomų antžeminių transporto prie-

monių spiečiams nereikia miego ar maisto, jų neblaško ir neriboja šališkumas,

emocijos, patirtis ir fiziniai apribojimai. Žmonių nevaldomos antžeminės

transporto priemonės ir robotika sparčiai tobulėja, todėl antžeminių spiečių

naudojimas tikriausiai sparčiai plėsis.

Oro erdvė kol kas yra svarbiausia sritis, kurioje veikia bepiločių orlaivių

spiečiai, tačiau jūrų dronų spiečių plėtra jau mažina šį atotrūkį. Panašiai kaip oro erdvėje, jūrų dronų spiečiai gali būti pritaikomi laivyno ir uosto gynybai, nuola-tiniam stebėjimui virš vandens ir po juo, minų aptikimui. Žmonių nevaldomos

jūrų transporto priemonės gali sąveikauti viena su kita, atskirti draugiškas ir

priešo pajėgas. Tokius aparatus sunku aptikti, jie gali greitai priartėti ir taip

sukelti precedento neturintį psichologinį šoką kariams ir civiliams.

Robotų ir dronų spiečių kūrėjai, kad geriau suprastume natūralių spiečių

pranašumus ir silpnąsias vietas, naudoja biomimetiką. Mechaninių dronų

spiečių pranašumai yra daug žadantys, tačiau (kaip skruzdėlių, širšių, žmonių,

skraidančių dronų) šie spiečiai turi ir nemažai pažeidžiamų vietų.

Sekant spaudą gali susidaryti įspūdis, kad naudojant dronų spiečius karą

galima laimėti pigiai ir lengvai, nes palyginti su pilotuojamomis transporto

priemonėmis dronų spiečius yra nebrangus ir mažiau rizikingas karinėms orga-

nizacijoms ir personalui. Tačiau įsilaužėliai taip pat gali pasinaudoti dronų

spiečiu, o tam tikri ginklai gali tokius spiečius sunaikinti. Nereikia pamiršti,

kad dronų spiečių naudojimą dar riboja teisiniai, etiniai ir kultūriniai veiksniai.

Ar be karybos dronų spiečiai dar kam nors tinka? Apskritai, visuo-

menėje jaučiamas nepasitikėjimas purškimu iš oro. Žmonės prisimena

purškimus ir tręšimus iš pilotuojamų orlaivių, kai šie skrisdavo kelių šimtų

metrų aukštyje. Purškiant iš tokio aukščio atsiranda didelis purškiamų

medžiagų lašelių dreifas, patiriami dideli purškiamų medžiagų nuostoliai,

apipurškiamos teritorijos, į kurias neturi patekti cheminės medžiagos ar

trąšos. Šiuolaikinis dronas purkštuvas skrenda apie trijų metrų aukštyje,

7–8 m/s greičiu, virš purkštukų įrengti rotoriai ir propeleriai užtikrina,

kad išpurkšti lašeliai būtų nukreipiami žemyn, į augalo lapiją ir nepasklistų

tolyn į aplinką (5.8 pav.). Atliekami bandymai purkšti dronų spiečiais,

136

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

5.8 pav. Pasėlių purškimas dronų spiečiumi

(https://medium.com/@clobotics/new-ways-autonomous-

drones-are-saving-lives-and-infrastructure-515b2c4bd96e)

kai vienas operatorius valdo daugiau nei vieną bepilotį orlaivį vienu metu.

Vienas dronas per valandą gali nupurkšti apie 12 hektarų, o valdant kartu,

tarkim, tris dronus, nupurškiamas plotas trigubėja. Nuo skėrių spiečių

antplūdžių pasaulyje kenčia net 23 valstybės (Kenija, Etiopija, Uganda,

Somalis, Eritrėja, Indija, Pakistanas, Iranas, Saudo Arabija ir kitos šalys).

Kai kurios šalys (pavyzdžiui, Pakistanas), kuriose yra didelis skėrių spiečių

pavojus, jau dabar pasėliams purkšti naudoja dronų spiečius.

Stichinių nelaimių, tokių kaip žemės drebėjimai ir potvyniai, metu būrys

dronų galės ieškoti išgyvenusiųjų ir nukreipti juos saugiu keliu, taip pat prista-

tyti skubiosios pagalbos reikmenis spąstuose įstrigusiems žmonėms. Šiuo

metodu taip pat galima sekti žmogų, kuris juda tokioje pačioje aplinkoje. Jei

vienas bepilotis orlaivis pames iš akių taikinį, kiti jį suras ir nuves reikiama

kryptimi. Šiuo metu dronų spiečiai programuojami pagal du scenarijus:

„vabzdžiai“ arba „paukščiai“. Pirmuoju variantu dronai juda trumpais trūk-

telėjimais, o tai reikalauja mažesnės skaičiavimo galios, antruoju – skrydis

suprogramuotas ilgesniems ir sklandesniems maršrutams. Mokslininkai linkę

pasirinkti antrąjį kelią, nes tobulėjant technologijoms „paukščių“ programa-

vimas tampa prieinamesnis. Kitaip nei pavieniai dronai, tokia sistema gali

judėti visiškai autonomiškai, todėl jos karinį potencialą sunku paneigti.

137

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Pažangiąsias technologijas plėtojančios šalys kuria sistemas, gebančias

užprogramuoti koordinuotą kelių šimtų ar tūkstančio dronų ataką vienu

metu. Kiekvienas bepilotis orlaivis turi savo jutiklį ir skirtingą globalios padė-

ties nustatymo sistemos (GPS) valdomą paskirties tašką, registruoja cheminę,

meteorologinę ar kitą informaciją, gali mokslininkams pateikti platesnį vaizdą

apie tai, kas vyksta uraganų ir viesulų epicentruose ar jų veikiamose teritori-

jose. Technologijos vystosi labai sparčiai, tad užmerkti akių jau nebegalima.

Dronų spiečius gali būti naudojamas artimoms vietovėms išžvalgyti.

Pavyzdžiui, dronai gali skraidyti tarp pastatų ir įsitikinti, kad vietovė yra

saugi ar bent jau tinkama konkrečiai misijai vykdyti. Dronų spiečius gali

įvertinti ir patirtą žalą ar infrastruktūros pažeidimus. Jie gali įskristi ir į

pastatų vidų. Inžinieriai dronų spiečiaus sistemai suteikė balso atpažinimo

funkciją. Pilotas gali „bendrauti“ su savo dronais ir jiems duoti komandas.

Kol kas tai yra neįtikėtina. 130 dronų spiečius karyboje yra tarsi iš fantas-

tikos srities. Tai, kad visus šiuos dronus galės valdyti vienas žmogus – dar

keisčiau. O tuo, kad tam bus naudojamos balso komandos ir virtualiosios

realybės akiniai, apskritai sunku patikėti. Dideli dronai, aprūpinti galin-

gesniais varikliais ir mikroprocesoriais, gali atlikti gana sudėtingas užduo-

tis pagal juose nustatytą programą, tačiau mikrodronų būrys, kurį vienija

bendra misija, gali apdoroti nurodytą plotą daug greičiau nei vienas didelis

dronas (5.9 pav.).

5.9 pav. Dronų spiečius (Pawar, G. B., 2020)

138

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Vienas žmogus negali vienu metu valdyti dešimties ar didesnio bepilo-

čių orlaivių būrio, tačiau jei šią užduotį pavyks perkelti į algoritmus, tokios

autonominės sistemos greičiausia bus panaudotos ir karo veiksmuose. Šiuo

metu dronų spiečių pritaikymas vis dar yra ribotas.

Dronų spiečiai sparčiai tobulėja ir komercinėje srityje. Vienoje

Prancūzijos parodoje keturi dronai ieškojo dviejų „blogiečių“, nešiojančių

automatinius ginklus. Naudodami elektrooptines kameras, dronai automa-

tiškai atpažino ieškomuosius ir perdavė duomenis apie jų buvimo vietą į vada-

vietę, o ieškomieji, dėl dronų skridimo aukščio, nežinojo, kad buvo pastebėti.

Kituose bandymuose Prancūzijos saugumo tarnybos panaudojo bepiločių

orlaivių spiečius, aprūpintus radiologiniais jutikliais, kad aptiktų „teroristus“

su „nešvariomis“ bombomis 8 000 žmonių minioje.

Kaip ir kiekviena nauja technologija, spiečiumi veikiantys įrenginiai gali

kelti grėsmių. Viena tokių – grėsmė privatumui. Be tinkamo teisinio regulia-

vimo naudojami dronai, aprūpinti veido atpažinimo programine įranga, infra-

raudonųjų spindulių technologija, garsą registruojančiais ar įrašančiais įtaisais,

galintys stebėti asmeninius pokalbius, be jokių abejonių, gali kelti privatumo

teisių pažeidimo pavojų. Tarpusavyje sujungti dronų spiečiai leistų masiškai

sekti transporto priemones ir žmones ne tik lokaliai, bet ir didelėse teritorijose.

Žmonėms svarbu, ar atsiradusi nauja technologija veikia aplinką. Ir jei

veikia, kaip? Atrodo, kad spiečiai didelių problemų neturėtų kelti, tačiau

dronų spiečiai gali didinti triukšmo taršą, sukelti diskomfortą ir rimtesnį

poveikį žmonių, gyvenančių netoli oro koridorių, sveikatai, taip pat daryti

neigiamą vizualinį poveikį miesto aplinkai.

Pasaulyje dronų spiečių plitimas kelia nestabilumo riziką. Ginkluotus,

visiškai savarankiškus bepiločių orlaivių spiečius reikėtų priskirti prie masinio

naikinimo ginklų dėl jų galimos žalos dydžio ir negebėjimo atskirti karinių ir

civilinių taikinių. Jau XXI a. antrajame dešimtmetyje vykusiuose kariniuose

konfliktuose dronai ar net jų spiečiai pradėti naudoti labai plačiai. Spiečius

sustiprina rizikas, nes naudojant daugiau dronų ir sudėtingesnę taktiką galima

lengviau įveikti esamą kokios nors teritorijos priešraketinę arba priešlėktuvinę

apsaugą ar gynybą. „Savižudžiai“ dronai skraidina apie 50 kg sprogmenų ir

gali užpulti bei sunaikinti elektros energijos tiekimo, komunikacijos ar ryšių

sistemas, įvairius kitus karinius ar civilinius objektus (5.10 pav.). Kovinėms

139

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

5.10 pav. Irano gamybos „savižudžiai“ dronai „Shahed-136“:

masė – 200 kg, kovinės galvutės svoris – 30–50 kg, veikimo

diapazonas – 1 800–2 500 km, maksimalus greitis – apie

185 km/h (Shahed136lm.png. CC BY-SA 4.0)

operacijoms naudojami net labai paprasti dronai, skraidinantys tik 3 kg

sprogmenų. Jų greitis – 72 km/h, skrydžio aukštis – 400 m, o skrydžio

nuotolis – 50 km.

Manoma, kad ateityje bus labai daug bepiločių orlaivių, tačiau jie rems

pilotuojamus orlaivius, o ne juos pakeis. Teroristams bepiločių orlaivių spie-

čiai taip pat atrodys patrauklūs, nes jais lengviau įveikti antžeminę gynybą

ir vykdyti atakas prieš svarbius infrastruktūros objektus. Įsigiję bepiločių

orlaivių spiečių teroristai galėtų įvykdyti chemines, biologines, radiologines,

o gal net ir branduolines atakas. Valstybių saugumo tarnyboms reikia itin

atidžiai stebėti ir sekti, kada teroristai siekia įsigyti bepiločių orlaivių spie-

čių (dideli bepiločių orlaivių pirkimai, dronų valdymo sistemų kūrimas ar

modifikavimas). Be abejo, bepiločių orlaivių spiečiais susigundys ir narkotikų

prekeiviai, nes net ir vienas mikrodronas gali pernešti per valstybių sienas

nemažai narkotikų, o jų spiečius – dar daugiau. Aptikti ir numušti tokias

mažas skraidykles ne tik sunku, bet ir brangu.

Spiečių proveržis ir kovos su jais galimybės

Pirmą kartą dronai buvo sukurti JAV ir Jungtinėje Karalystėje per Pirmąjį

pasaulinį karą, nors nė viena šalis per karą jų nenaudojo. JAV naudojo

140

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

bepiločius orlaivius žvalgybos ir stebėjimo misijoms per Vietnamo karą

(1955–1975) ir dažnai – ne tik stebėjimui, bet ir vykdant smūgius Irake

(2003–2011) bei Afganistane (2001–2021). Dabar dronai kuriami ir naudo-

jami daugiau nei 100 šalių. Daugiausia dronų gaminanti įmonė yra privati

Kinijos įmonė DJI. 2021 m. DJI pagamino 54 % visų komercinių dronų

pasaulyje.

Pavieniai bepiločiai orlaiviai jau kelis dešimtmečius naudojami mūšio

lauke. 1973 m. Izraelis pradėjo naudoti nepilotuojamus orlaivių įrenginius

(angl. unmanned aerial vehicle, UAV) stebėjimui realiuoju laiku, elektroniniam karui ir kaip jauką priešo aviacijai. XX a. devintojo dešimtmečio pabaigoje

Iranas, Irano ir Irako kare, naudojo bepiločius orlaivius. 2019 m. dronai buvo

panaudoti atakuoti naftos perdirbimo įrenginius Saudo Arabijoje. Per antpuolį

įmonėje kilo dideli gaisrai, įrenginiai buvo uždaryti remontuoti, Saudo Arabijos

naftos gavyba sumažėjo maždaug per pusę, o tai sudarė apie 5 % pasaulinės

naftos gavybos ir destabilizavo pasaulines finansų rinkas. Dronų naudojimas

parodė, kad tikslinga kurti ir naudoti pigias (1 000–3 000 Eur) skraidykles, kad

būtų sunaikinta milijoninės eurų vertės priešininko turima ar naudojama įranga

(energetinės infrastruktūros objektai, kuro ar ginklų sandėliai ir kita). Dažnai,

vartojant terminą „dronų spiečius“, turima omenyje daug vienu metu naudo-

jamų dronų. 2021 m. gegužę per konfliktą su Palestinos kovotojų grupuote

„Hamas“ Izraelio gynybos pajėgos tapo pirmąja kariuomene, kovoje panaudo-

jusia dronų spiečių. Tai išties buvo tikras dronų spiečius, nes dronai „bendravo“

ir „bendradarbiavo“ priimdami kolektyvinius sprendimus.

Spiečius – tai daugybės dronų, kurie palaiko ryšį vieni su kitais ir infor-

muoja savo operatorių apie mūšio lauko įvykius, sistema. Dronų spiečiuje

centrinis kompiuteris seka kiekvieną droną ir vadovauja spiečiaus narių

bendram judėjimui. Dronų judesiai detalioje skrydžių valdymo versijoje

apskaičiuoti taip, kad skrydžio trajektorijos būtų atskirtos ir neįvyktų susi-

dūrimų. Atskiri dronai nedalyvauja priimant sprendimus. Karo specialistų

tyrimai rodo, kad atakuojančių bepiločių orlaivių spiečius yra apie 50 %

mažiau pažeidžiamas ir dėl priešininko gynybos apie 50 % patiria mažiau

nuostolių. Gamtoje spiečius paprastai sudaro vienos rūšies gyvūnai, o aviaci-

nių dronų spiečiuje gali būti skirtingos, kartu veikiančios skraidyklės. Vienos

jų būna aprūpintos specialiais jutikliais, kitos skirtos į spąstus įvilioti, dar

141

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

kitos gali atakuoti kokį nors objektą arba atlikti ryšio tarp skraidyklių funk-

ciją. Dabartiniai kariniai spiečiai apima dešimtis ar šimtus bepiločių orlaivių,

tačiau gamtoje matome, kad būna daug didesnių spiečių, kuriuos gali sudaryti

tūkstančiai ar dešimtys tūkstančių vienetų. Tokie spiečiai turėtų proporcingai

didesnę naikinamąją galią. Nors dabartinės taisyklės reikalauja, kad kovinius

bepiločius lėktuvus prižiūrėtų žmogus, tačiau spiečiuje veikiančių bepiločių

orlaivių autonomiškumas reiškia, kad kai kuriems tai gali tapti neprivaloma

priemone. Ginkluoti elektroninėmis sekimo radarų trikdymo priemonėmis,

bombomis ir raketomis, bepiločiai orlaiviai leistų dronų spiečiui vykdant

ataką panaudoti ginklų derinį, o neginkluoti dronai gali rinkti informaciją

iš mūšio lauko ir informuoti ginkluotus dronus, kur tikslingiausia smogti.

2018 m. 13 bepiločių orlaivių bandė užpulti Rusijos Chmeimimo oro

bazę Sirijos Latakijos provincijoje. Šie atakai skirti orlaiviai buvo surinkti

šiaurės vakarų Sirijoje, o jų pasiekiamas nuotolis buvo iki 70 km. Manoma,

kad virš Viduržemio jūros skridęs JAV karinio jūrų laivyno orlaivis perėmė

dronų valdymą ir pradėjo ieškoti neapsaugotų zonų, per kurias dronai galėtų

prasiskverbti, t. y. spiečius, susidūręs su Rusijos elektroninėmis gynybos prie-

monėmis, perėjo prie rankinio valdymo. Nors karinio jūrų laivyno „Poseidon“

klasės orlaiviai gali susisiekti su bepiločiais orlaiviais, viešai nebuvo įrodyta,

kad orlaivis galėjo vadovauti dronų spiečiaus skrydžiui. JAV Gynybos departa-

mentas planuoja pademonstruoti, kaip galima paleisti ir susigrąžinti bepiločių

orlaivių spiečius iš transporto lėktuvo C-130 (Bridley, R.; Pasto, S., 2022).

Visame pasaulyje kariuomenėse didėja atakos dronų spiečių skaičius.

Turkija tapo pirmąja šalimi, panaudojusia dronus konvenciniame mūšio

lauke didelėje, koordinuotoje atakoje Sirijoje. Jie buvo naudojami priešo

pozicijoms atakuoti, sausumos pajėgų priedangai ir artilerijos žvalgybai.

Indijos armija pirmą kartą pradėjo diegti dronų spiečių sistemas, galin-

čias vykdyti stebėjimo, žvalgybos ir atakos misijas, skraidinti šaudmenis ir

bepiločiais orlaiviais gabenti krovinius dideliame aukštyje. Taip pat spiečiai

atsparūs atšiaurioms oro sąlygoms, gali skristi 100 km/h greičiu ir smogti į

taikinį iš karto daugybe dronų. Armėnija per 2020 m. karinį konfliktą patyrė

daug nuostolių nuo azerbaidžaniečių bepiločių orlaivių atakų, nes Turkija

perdavė Azerbaidžanui 144 karinius dronus. Vertindama susidariusią situa-

ciją, Armėnija paskelbė apie naują iniciatyvą kurti atakos dronų spiečius.

142

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Kilus įtampai su Kinija, Taivanas demonstruoja kovinius dronus, skirtus

priešo radarams ar kitiems nepilotuojamiems koviniams orlaiviams naikinti.

Dešimtys vienkartinių bepiločių orlaivių gabenami sunkvežimiu, o skrenda

varomi propeleriniu varikliu. Daugybę dronų spiečių programų turi JAV ir

Kinija. Su dronų spiečiais dirba Rusija, Indija, JK, Turkija. 2021 m. Izraelis

bepiločių orlaivių spiečiams sukūrė dronus „Legion-X“, skirtus taikiniams

netvarkingai užstatytose vietose nustatyti ir naikinti (5.11 pav.).

Dronus ar jų spiečius naudoja ir Šiaurės Korėja. 2022 m. ji per sieną

su Pietų Korėja išsiuntė penkis dronus. Vienas pasiekė net Seulą, o paskui

visi penki dronai grįžo į Šiaurę. Penkių valandų persekiojimo operacijoje

dalyvavo naikintuvai ir atakos sraigtasparniai. Vienas persekiojimo lėktuvas

(„KT-1 Woongbi“) sudužo, nors ekipažas išgyveno. Buvo pripažinta, kad

galimybė sustabdyti mažesnius šnipinėjančius dronus yra „ribota“.

Jei bendrovės pradės pardavinėti nebrangius karinius arba komercinius

dronus, kuriuos gali naudoti trečiosios šalys, pasaulinis dronų poveikis gali

būti reikšmingas. Pavyzdžiui, turkiškas dronas „Bayraktar TB2“, galintis

nešti keturias MAM raketas (lazeriu ir (arba) GPS/INS valdomų bombų

šeima), buvo naudojamas Libijoje, Sirijoje ir Azerbaidžane, o vėliau, konflikto

su Rusija metu, parduodamas Ukrainai po 5 mln. dolerių už vienetą. Vien

2022 m. TB2 dronai sunaikino per 750 sausumos transporto priemonių

(įskaitant tankus), orlaivių ir artilerijos sistemų.

„Savižudžiai“ dronai yra nepilotuojami orlaiviai, aprūpinti sprogme-

nimis, dėl kurių dronas detonuoja susidūręs su kitu objektu. Ukrainos ir

Rusijos konfliktas rodo, kad abi pusės naudoja „savižudžius“ bepiločius

orlaivius. Rusija naudoja savo gamybos dronus „Zala KUB“, kurių skrydžio

5.11 pav. Rikiuote skrendantis Izraelio

karinis dronas (Gross, J. A., 2021)

143

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

greitis – 80–130 km/h, gali išbūti ore 30 minučių ir pataikyti į taikinius

maždaug 40 km atstumu. Dronai turi iki 3 kg masės kovinę galvutę, todėl yra

pavojingi nešarvuotiems taikiniams. Rusija turi nuo 1 500 iki 2 000 orinio

stebėjimo dronų, bet palyginti nedaug atakuojančių bepiločių orlaivių, galin-

čių tiksliai smogti taikiniams giliai priešo teritorijoje. Rusijos naudojami Irano

gamybos dronai yra neaukšto technologinio lygio, nes juos valdo civilinė, lengvai

stringanti GPS sistema. Ukraina naudoja daugiau kaip 500 amerikiečių gamy-

bos „savižudžių“ dronų „Switchblade“. Dronus „Switchblade 300“ gali valdyti

operatorius, esantis už 10 km, jie sveria 2,5 kg (todėl juos lengva transportuoti

sausumos kariams), gali išbūti ore 15 minučių, greitis – 101 km/h (kruizinis) ir

160 km/h (atakos). Dronas yra veiksmingas prieš pėstininkus ir lengvas karines

transporto priemones. „Switchblade 600“ veikimo diapazonas siekia 40 km,

jis sveria 54,5 kg, gali išbūti ore 40 minučių, greitis – 113 km/h (kruizinis) ir

185 km/h (atakos). Dronas gali sunaikinti stipriai šarvuotas transporto prie-

mones (5.12 pav.). Abu „Switchblade“ variantai gali būti paruošti paleisti per

kelias minutes kaip suslėgtu oru iššaunamas sviedinys. 2023 m. JAV planuoja

perduoti Ukrainai per 1 000 nepilotuojamų dronų „Phoenix Ghost“. Dronas

gali skraidyti iki šešių valandų ir žvalgyti teritorijas. Skrydžio nuotolis yra iki

40 km. Jis veiksmingas prieš vidutinius šarvuotus antžeminius taikinius, jame

yra infraraudonųjų spindulių jutikliai, skirti dirbti naktį. Techninėmis charak-

teristikomis dronas panašus į „Switchblade“ klasės dronus.

a

b

5.12 pav. a – „Switchblade 300“ paleidimo blokas (dronui iš vamzdžio

išstumti naudojamas suslėgtas oras) (Switchblade 300 unit.jpg. Viešo

naudojimo); b – „Switchblade 300“ skrydžio metu (Switchblade 300 in

flight (200902-M-EU630-1102) (cropped).jpg. Viešo naudojimo)

14 4

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Dronų spiečių poveikis konvencinei karybai

Spiečius – tai daugybė vienu metu naudojamų dronų, kurie palaiko ryšį vieni

su kitais ir informuoja savo operatorių apie mūšio lauko pokyčius. Spiečių

gali sudaryti vienas ar keli dronų tipai.

Spiečių sistemos suteikia galimybių tiesiogiai pritaikyti dronus karinės

žvalgybos ir stebėjimo misijoms. Kalbant apie nejudančius ir judančius taiki-

nius, spiečiai gali būti išdėstyti taip, kad stebėtų ir taikinį, ir taikinio perife-

riją, įtariamo priešo junginį ieškant transporto priemonių srauto, judančio

į vietą arba iš jos. Spiečiaus dronai gali vienu metu fiksuoti įvairių taškų

nuotraukas, taip sumažindami vieno drono misijos laiką. Tai leidžia stebėti

veiklos pokyčius, kai spiečius gali greitai ir periodiškai užfiksuoti plačiai

paplitusio ploto vaizdą.

Bepiločių orlaivių spiečius taip pat turi reikšmės remiant saugumo ir gyny-

bos misijas. 2020 m. JAV oro pajėgos atliko modeliavimą, siekdamos ištirti,

kaip nebrangūs kariniai spiečiai gali apginti Taivaną ir JAV bazes Japonijoje

nuo Kinijos armijos atakų. Spiečius teoriškai gali valdyti dirbtinis intelektas,

todėl karo vadai gali sutelkti dėmesį į kitas kylančias problemas ar jų pokyčius.

Dronai gali iš dalies neutralizuoti priešo pranašumą ore, suklaidinti, kad būtų

sunkiau aptikti radarus, taip pat apsaugoti laivyną ar sausumos pajėgas.

Įrodyta, kad spiečiai yra labai veiksmingi atliekant puolimą. 2020 m.

Kalnų Karabacho kare Armėnijos pajėgas sustabdė Azerbaidžanas, nepaisant

to, kad Armėnija turėjo modernesnę įrangą ir daugiau karių. Pagrindinė to

priežastis, kad azerbaidžaniečių pajėgos panaudojo daug bepiločių atakos

orlaivių, kurie sunaikino beveik 250 šarvuočių ir 40 oro gynybos sistemų.

Vėliau, kai spiečius smarkiai apgadino Armėnijos sausumos ir oro gynybos

pajėgas, azerbaidžaniečių pajėgos pradėjo mechanizuotas pėstininkų opera-

cijas. Spiečiai sunaikino daug karinių priemonių, susilpnino Armėnijos gali-

mybes kariauti žemėje ir ore bei suteikė azerbaidžaniečiams galimybę smogti

lemiamą smūgį.

Vis daugiau šalių kuria savo dronų modelius. Tai ypač pasakytina apie

Kiniją, Prancūziją, Indiją, Jungtinę Karalystę ir Turkiją. Kalbant apie civilinių

dronų rinką, Kinija ir Prancūzija pagal pasaulinius pardavimus jau lenkia

Jungtines Amerikos Valstijas.

145

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Kovos su spiečiais priemonės

Kai vis daugiau šalių pradeda naudoti dronų spiečius, reikia ieškoti būdų,

kaip nuo jų apsiginti. Yra sukurta nemažai sėkmingų gynybos priemonių – tai

mikrobangų ir lazerių spinduliuotė, elektroninio trukdymo sistemos, objektų

statyba po žeme ir kova su spiečiais pasitelkiant kitus dronus.

Kai naudojami kulkosvaidžiai ir oro gynybos sistemos – tiek kartu, tiek atskirai – patiriama nesėkmių. Kulkosvaidžių šaudymą riboja šaudymo

kampas, be to, esant didesniam atstumui ir ribotam matomumui, pvz., naktį

ir esant nepalankiam orui, jie praranda tikslumą. Oro gynybos sistemos

negali nustatyti taikinių, skrendančių mažame aukštyje, nes jos skirtos dide-

liame aukštyje skriejančioms priešo raketoms naikinti.

Skirtingai nuo kulkosvaidžių ir oro gynybos sistemų, radijo dažnio (RF)

energijos perdavimas mikrobangų spektre duoda gerų gynybos rezultatų. Vis

dėlto, radijo dažnio technologijos tik pradeda vystytis ir neturtingesnėms

šalims jos kainuoja per brangiai.

Taip pat naudojamos ir lazerių technologijos. Didelės galios lazeriai gali

įkaitinti taikinius, kol komponentas ar aparatas sugenda. Suporuotos su

sekimo radaru, lazerinės sistemos gali smogti į taikinius labai tiksliai ir stipriai.

Tačiau rūkas, debesys ar dūmai gali išsklaidyti lazerio spinduliuotės energiją, o

atspindintys paviršiai susilpninti ir nukreipti lazerio energiją toliau nuo taiki-

nio. Todėl lazerių naudojimas greičiausia bus nepatikimas tokiomis oro sąly-

gomis arba prasto matomumo vietose. Kita vertus, dronai gali būti padengti

lazerio spinduliuotę atspindinčia danga, kuri leidžia apsaugoti savo spiečių.

Tradiciškesnis būdas kovoti su spiečiais yra dronų trukdymo sistemos,

kurios trikdo radijo dažnius, operatorių naudojamus dronams valdyti. Tai

gali būti ypač veiksminga prieš žemos kokybės dronus. Tinkamai parinkti

trikdžiai sutrikdo drono skrydžio trajektoriją, todėl dronai nuklysta arba

sudūžta. Ukraina naudoja lenkų gamybos dronų trikdymo įrenginius, tačiau

jų veikimo nuotolis siekia tik 10 kilometrų.

Pasyvus apsisaugojimo nuo dronų spiečių atakų būdas – įrengti

potencialiai svarbius objektus ir ginklų sistemas po žeme. Tradiciškai svarbūs

įrenginiai ir ginklai slepiami nuošaliose vietose, kur jų negalima stebėti ar

pasiekti. Tačiau, nors kai vis daugiau naudojama oro erdvės stebėjimo

146

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

priemonių, mažiau tikėtina, kad objektas bus identifikuotas, jei jis yra po

žeme. Vis dėlto, statybai po žeme reikia daug laiko ir finansinių išteklių.

Papildomas būdas kovoti su priešininko spiečiais yra naudoti gynybinius

dronus. Bepiločiai orlaiviai gali sunaikinti kai kuriuos besiveržiančius dronus, o besiveržiančiam spiečiui pasiūlo daugiau taikinių, kurie gali sutrikdyti

spiečiaus misiją ir pristabdyti jo puolimą. Nors yra daugybė kovos su dronų

spiečiais būdų, tačiau visi jie turi reikšmingų trūkumų. Tobulėjant bepiločių

orlaivių galimybėms, taip pat augs dronų spiečių skaičius. Greičiausia vis

daugiau valstybių svarstys galimybę savo kariniame arsenale naudoti dronų

spiečių.

Dronų spiečius vienu metu gali veikti keliose srityse, įskaitant įvairių tipų

ginklų skraidinimą ir įvairios paskirties jutiklių naudojimą. Norint valdyti

šią sudėtingą sistemą, reikia turėti skirtingų tipų dronų rūšių tipologijas.

Naudingiausia tipologija, kai dronai skirstomi į kategorijas dronų būryje

pagal jų vaidmenį spiečiuje. Be to, dronų spiečius gali turėti skirtingus dronų

tipų derinius, atsižvelgiant į misiją. Pavyzdžiui, povandeninių dronų spiečius,

skirtas povandeninių laivų paieškoms, atrodys visiškai kitaip nei oro spiečius,

slopinantis priešo oro gynybą. Kad bepiločių orlaivių spiečius būtų lankstus,

jame būna atakos, jutiklių, ryšio, jauko ir motininių laivų dronai.

Atakos dronai turi ginklų ar sprogmenų, skirtų smūgiuoti į priešo taiki-

nius. Tai gali būti bet koks ginklų rinkinys – šaunamieji ginklai, bombos,

raketos, elektroninės atakos priemonės, cheminiai ginklai, cheminio

ginklo dezinfekavimo priemonės ir kita. Naudingojo krovinio dydį ir rūšį,

žinoma, ribos drono dydis. Įvairių tipų atakos dronai gali būti naudojami

kombinuotų ginklų taktikai. Vienas dronas gali gabenti prieštankinę raketą,

kiti – bombas ar šaunamuosius ginklus.

Jutikliniai dronai fiksuoja informaciją apie aplinką. Ši informacija gali

būti naudojama spiečiui nustatant taikinius ir išvengiant priešininko keliamų

grėsmių. Surinkta informacija gali būti dalijamasi su platesniu dronų spie-

čiumi, siekiant pakeisti judėjimo kryptį, vykdyti atakas arba priimti paprastus

spiečiaus elgesiui svarbius sprendimus. Įprasti jutikliai yra elektrooptiniai,

infraraudonieji ir LIDAR (įrenginiai atmosferos užterštumui tirti) tipo

šviesos aptikimo ir nuotolio nustatymo jutikliai. Taip pat gali būti naudo-

jami specializuoti cheminių, biologinių ar radiologinių medžiagų jutikliai.

147

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Dronai su skirtingais jutiklių tipais gali plačiau pasklisti po teritoriją, rinkti

žvalgybos informaciją, identifikuoti taikinius arba stebėti galimas priešininko

atakas. Kai dronas nustato dominantį objektą, jis gali pasidalyti informacija

su platesniu spiečiumi, galbūt pritraukti daugiau jutiklius turinčių dronų, kad

galėtų ieškoti panašių ar svarbių objektų.

Kare labai svarbus veiksnys yra dronų spiečių pažeidžiamumas. Pagrindinė

dronų spiečiaus savybė yra susisiekimas tarp dronų. Taigi, šio ryšio trikdymas

ar manipuliavimas yra akivaizdus būdas sutrikdyti visą dronų būrį ar juo

manipuliuoti. Elektroninė ataka gali būti nukreipta į ryšį tarp dronų arba į

signalus tarp bet kurios antžeminės valdymo stoties ir dronų.

Ryšio dronai padeda užtikrinti, kad dronų spiečius išliktų vientisas.

Dronai gali tarnauti kaip perdavimo mazgai ryšiams iš išorinių šaltinių,

suteikti alternatyvų komunikacijai tarp spiečių, stiprinti ryšio signalą priešo

trukdymo atveju arba pateikti avarinio atsitraukimo nurodymus neužblo-

kuotais dažniais.

Spiečius atakos metu gali prarasti kelis dronus, tačiau, jei jų pateks

į puolamą erdvę pakankamai, vis tiek galima laimėti palyginti mažomis

sąnaudomis. Jaukų arba apgaulės dronai gali apsaugoti vertingesnius dronus nepatiriant didesnių išlaidų, nes jiems nereikia jokių integruotų ginklų,

jutiklių ar kitų naudingų krovinių. Žinoma, dronus-jaukus galima pada-

ryti įmantresnius. Jie gali būti sukurti taip, kad gynėjai patikėtų, jog jie

iš tikrųjų yra pilotuojami orlaiviai. Pavyzdžiui, per 1973 m. karą Izraelis

naudojo bepiločius orlaivius, siekdamas apgauti Egipto oro gynybą, kad jie

įjungtų radarus ir šaudytų į netikrus taikinius. Tai ne tik iššvaistė Egipto

amuniciją, bet ir padėjo Izraeliui nustatyti Egipto gynybos vietas.

Motininiai dronai padeda nugabenti dronų būrį į mūšio lauką ir iš jo,

taip pat gali padėti įkrauti, perginkluoti ar atlikti bendrą priežiūrą. Kadangi

jie turi būti daug didesni nei visi juose esantys dronai (ir dėl to jiems reikia

žymiai daugiau galios), motininiai dronai taip pat gali palaikyti platesnį

būrio ryšį ir integraciją. Kai kuriais atvejais viename motininio laivo drone

yra kitas motininis dronas. Pastaruoju metu karo specialistai eksperimen-

tuoja, koks atakos, jutiklio, ryšio, jauko ir motininio laivo dronų derinys yra

veiksmingiausias įvairiomis aplinkybėmis. Remdamasis surinkta žvalgybos

informacija apie galimas grėsmes, vadas gali keisti dronų skaičių ir tipą, kad

148

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

pasirengtų galimai elektroninei atakai, arba pridėti konkrečių tipų atakos

dronų, skirtų, pavyzdžiui, tankams ar pėstininkų junginiams.

Dronai nebėra vien tik mokslinėje fantastikoje ir nuotykių romanuose

aprašomi orlaiviai. Civiliniam naudojimui skirtų bepiločių orlaivių universa-

lumas, paskirties įvairovė ir prieinamumas lėmė nuolat augantį populiarumą

tarp vartotojų.

Bepiločius orlaivius iš pradžių kūrė kariškiai kariniams tikslams.

Bepiločių orlaivių pritaikymas labai platus – nuo įvairių užduočių, panašių

kaip civilinių bepiločių orlaivių (pvz., stebėjimas ir žvalgyba, tačiau nukrei-

piant į karinius ar žvalgybos taikinius), iki kovos su nepilotuojamais koviniais

orlaiviais. Dabar bepiločius orlaivius kariniais tikslais gali naudoti ne tik

teisėtos ginkluotosios pajėgos, bet ir teroristai ar kiti nevalstybiniai veikėjai.

Pigesnių, lengviau ir greičiau pagaminamų bepiločių orlaivių paplitimas ne

tik pakeičia stebėjimo ar žvalgybos būdus, bet ir suteikia naujų būdų įbau-

ginti galimus priešininkus ar sukelti jiems problemų. Be to, šis pigių nepilo-

tuojamų padalinių paplitimas akivaizdžiai padidina konfliktų riziką visame

pasaulyje. Iš tiesų, dronai gali būti nesavarankiški (reikia nuolatinio žmogaus

piloto valdymo) arba visiškai autonominiai (užprogramuoti vykdyti savo

misiją be jokio tolesnio žmogaus įsikišimo, kai tik paleidžiami).

Ateityje gynyba nuo dronų turi tapti bet kokios visavertės, ilgalaikės

karinės dinamikos dalimi. Taigi, ginkluotosios pajėgos turės prisitaikyti prie

šios naujos realybės. Pakeitimai, reikalingi atsakant į nepilotuojamas grėsmes,

nėra vien konceptualūs – jie turės virsti veiklos pokyčiais. Šie pokyčiai turi

vykti ne tik konvencinių pajėgų, besiginančių nuo bepiločių orlaivių (ypač

sausumoje ir jūroje), ir bepiločių orlaivių dislokuojančių pajėgų, besiruošian-

čių kovoti su bepiločiais orlaiviais, lygiu, bet ir vadovavimo bei strateginio

karinio personalo lygmeniu.

Per XXI a. pirmuosius du dešimtmečius technologijų proveržis įgavo dras-

tišką pagreitį. Šis proveržis prisidėjo prie daugybės sričių plėtros: biologijos

mokslų (biotechnologija, genų inžinerija, įskaitant genomo redagavimą, paži-

nimo mokslas ir kt.), kompiuterių mokslų ir informacinių technologijų (didieji

duomenys, dirbtinis intelektas, socialinė žiniasklaida ir socialinė inžinerija,

daiktų internetas, kvantinis mokslas, kompiuterija ir kt.), taip pat inžineri-

jos (techninės įrangos plėtra, robotika, nanotechnologijos, naujos medžiagų

149

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

technologijos, kibernetinės sistemos, belaidės technologijos, alternatyvaus kuro

ir energijos sistemos, autonominės transporto priemonės ir kt.). Mokslo pažan-

gos poveikis visuomenei yra toks reikšmingas, kad kai kurie autoriai dabar-

tinį laikotarpį laiko ketvirtąja pramonės revoliucija. Iš tiesų, dronai yra įvairių

technologijų „lydinys“, pradedant dirbtinio intelekto ir baigiant medžiagų

(įskaitant 3D spausdinimą) bei energetikos mokslų plėtra. Jie įkūnija naujų

technologijų konvergenciją bei sąlają. Jau turimos arba artimiausiu metu galin-

čios atsirasti naujovės gali būti pritaikytos dronams (Guitton, M. J., 2021):

– išmanioji elektronika. Elektroninių sistemų, įskaitant jutiklius, apara-

tinę ir programinę įrangą, pažanga tiesiogiai didina dronų patikimumą, ji yra

bepiločių orlaivių širdis ir šerdis;

– ryšys, sujungiamumas ir sąveikumas. Bepiločiams orlaiviams „bendra-

vimas“ yra labai svarbus norint palaikyti ryšį su savo pilotais arba leisti nuo

GPS priklausomą arba nuo GPS nepriklausomą navigaciją. Bepiločiai orlai-

viai gali būti prijungti prie įrenginių, tokių pat įprastų kaip ir mobilieji tele-

fonai. Tačiau šis bepiločių orlaivių ryšys ir sąveika su kitomis sistemomis yra

kaip dviašmenis kardas, nes jis gali leisti priešui prasiskverbti į įslaptintas

sistemas;

– realaus laiko geolokalizacijos technologijos. GPS ir kitos palydovinės

technologijos nepaprastai padidino navigacijos galimybes. Atsiradus multi-

modalinėms ir kombinuotoms geolokalizacijos technologijoms dronai tampa

vis atsparesni trukdymo bandymams;

– energetikos mokslas. Baterijų inžinerijos pažanga (tiek mažinant dydį,

tiek didinant talpą) tiesiogiai veikia bepiločių orlaivių autonomiją, didina jų

skrydžio nuotolį ir galimybes;

– medžiagų mokslas. Kuriant lengvesnes ir atsparesnes medžiagas, mažėja

bepiločių orlaivių svoris, didėja jų ilgaamžiškumas ir galimas naudingasis

krūvis. 3D spausdinimas palengvina didelio kiekio dronų gamybą ir mažina

jos sąnaudas;

– kovos galvučių technologijos. Ginklų kūrimo pažanga leido sukurti mažas

kovines galvutes, kurios yra daug pavojingesnės nei ankstesniosios. Kaip ir

pilotuojami orlaiviai, dronai gali gabenti raketas. Dronai gali veikti kaip plat-

forma autonominėms kovinėms galvutėms priartinti prie puolamų objektų

daug arčiau nei įprastas orlaivis, nepriartinant piloto prie grėsmingos zonos;

150

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

– dirbtinis intelektas. Palaikomas patobulintų jutiklių dirbtinis intelektas leis dronams tapti visiškai autonomiškais įrenginiais.

Dronų gamyba nebėra iššūkis, o įgyti reikiamų žinių dronams gaminti šiais

laikais yra paprasta. Technologijų, tokių kaip 3D spausdinimas, atsiradimas

panaikino daugybę gamybos problemų, o dronų gamyba taip pat ne išimtis.

Iš įvairių bepiločių orlaivių savybių kelios jų turi didelę reikšmę būsi-

moms karinėms reikmėms. Tai ypač pasakytina apie jų mažą dydį ir didelį

manevringumą, nedideles gamybos sąnaudas, galimybę vienam operatoriui

vienu metu valdyti kelis dronus ir galimybę bepiločiams orlaiviams būti

pusiau autonominiams ar net visiškai autonominiams.

Biologinių sistemų mėgdžiojimas, taip pat žinomas kaip biomimikrija,

buvo pagrindinis dronų kūrimo veiksnys. Nuo drono formos iki jutiklių

sistemų ir elgsenos skrydžio metu drono technologija buvo labai įkvėpta

gamtos – dažniausiai vabzdžių ir paukščių. Įdomu tai, kad „spiečių“ sąvoka

buvo numatyta kaip vienas svarbiausių iššūkių, su kuriais ateityje turės susi-

durti karinė strategija. Dronų spiečius būtų gana geras skėrių spiečių apraiš-

kos pavyzdys. Tokio tipo mechaninį spiečių būtų taip pat sunku atremti, kaip

ir jo biologinį atitikmenį.

Dronų spiečių veikimas realiuose mūšio laukuose priklauso mažiausiai nuo

trijų veiksnių: dronų spiečiaus dislokavimo, jų savarankiškumo lygio ir koordi-

navimo laipsnio. Greitai dislokuoti daugybę bepiločių orlaivių galima nesunkiai,

naudojant vos kelių sunkvežimių ar panašių, konteinerius gabenančių, trans-

porto priemonių parką. Masinis bepiločių orlaivių dislokavimas nekelia dides-

nių problemų, tačiau sėkmingam jų valdymui kovinėje situacijoje gali prireikti

didelių logistinių išteklių. Iš tiesų, dronų, kuriuos gali valdyti vienas operatorius, skaičius yra ribotas. Pagrindinis parametras norint įveikti šį apribojimą yra padidinti dronų autonomijos laipsnį. Visiškai autonominiams dronams net nereikia

palaikyti ryšio su savo operatoriumi – taip sumažėja jų ryšio ir elektroninių

sistemų užstrigimo rizika. Nors visiškai įmanoma dislokuoti daugybę auto-

nominių dronų, bepiločių orlaivių koordinavimas būryje kelia kitų problemų.

Tačiau norint koordinuoti daug spiečių prireiktų didelės skaičiavimo galios,

kuri netrukus gali būti pasiekta naudojant dirbtinį intelektą. Kaip optimizuoti

žmogaus ir spiečiaus ryšį bei palaikyti spiečiaus navigacijos kontrolę – pagrin-

diniai bepiločių orlaivių spiečių eksploatavimo kariniame kontekste klausimai.

151

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Nors šiuo metu dronų spiečių veikiančiuose mūšio laukuose dar nėra daug, jie

jau yra realybė, su kuria karinė strategija turės susidurti artimiausioje ateityje.

Tam tikru mastu pasyvią apsaugą nuo dronų gali užtikrinti fizinės

infrastruktūros projektavimo ir statybos būdas arba jų vieta. Iš tiesų, dronai

yra orlaiviai. Kaip ir bet kokio oro puolimo atveju, drono taikinys turi būti

pasiekiamas iš viršaus, kad būtų pataikyta. Požeminius objektus ir stipriai

ekranuotus taikinius sunkiau sunaikinti tokio tipo kovinėmis galvutėmis,

kurias gali neštis dronas. Pagal šiuolaikinius Žemės vaizdus iš kosmoso

Žemėje praktiškai nėra nė vienos vietos, kurią būtų galima iš tikrųjų laikyti

„nutolusia“. Dėl palydovinių vaizdų šiais laikais utopiška manyti, kad gali-

mas struktūrinis taikinys gali likti nelokalizuotas arba kad karinių dalinių

judėjimas gali likti nepastebėtas. Kaip nepilotuojamos transporto prie-

monės, dronai labai priklauso nuo geolokalizacijos sistemų, kad galėtų

patekti iš paleidimo bazės į tikslą. Taigi, dronai yra pažeidžiami techno-

logijų, kurios blogina GPS signalų tikslumą, ypač GPS klaidinimo ir GPS

trukdymo. Dronai gali naudoti įvairius kitus jutiklių metodus, kad galėtų

naršyti aplinkoje, kurioje neleidžiama naudoti GPS, pradedant vizualiniu

režimu, infraraudonaisiais spinduliais, radaru, sonaru (povandeniniams

dronams), elektroniniu / elektromagnetiniu aptikimu, baigiant bet kurio

iš šių metodų deriniu.

Aptikti droną yra gana sudėtinga užduotis. Dėl mažo daugumos UAV

dydžio dronų radarai nesiskiria nuo paukščio. Be to, kai kurie bepiločiai orlai-

viai turi dangą, skirtą radaro signalui mažinti. Todėl pasikliauti vien radaru nėra

perspektyvus pasirinkimas. Reikia kurti alternatyvius metodus, kaip aptikti

artėjančius dronus. Belaidis arba palydovinis ryšys gali būti išjungtas artėjant

prie taikinio, jei dronas persijungia į alternatyvius valdymo režimus – ypač tai

pasakytina apie visiškai autonominius dronus, kuriems nereikia palaikyti ryšio

su savo operatoriumi. Vizualinis atpažinimas gali būti naudojamas dronams

identifikuoti. Tačiau atpažinti modelį gana sudėtinga, nes dronai paprastai juda

dideliu greičiu (Drones and Operational Maneuverability, 2012).

Manevrus ore atliekančius dronus galima sekti pagal jų skleidžiamą

triukšmą. Šiuo metu kuriami įvairūs garso apdorojimo metodai dronų lokali-

zacijos problemai išspręsti. Tačiau kelios svarbios problemos riboja akustinio

drono aptikimą realiose situacijose, nes dronai paprastai juda ir jų sukuriamas

152

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

triukšmas yra dinamiškas. Be to, dronų generuojamas triukšmas paprastai

turi labai žemą signalo ir triukšmo santykį. Kitaip tariant, aptikti dronus

triukšmingoje aplinkoje yra gana sunku.

Dronai, kad ir kokie yra modernūs įrenginiai, turi ir trūkumų, todėl gali

būti sukurtos atsakomosios priemonės jų atakoms atremti. Kad būtų užtikrin-

tas maksimalus kovos su dronais efektyvumas, optimalios kovos su dronais

strategijos turėtų derinti kelis metodus (5.1 lentelė).

5.1 lentelė. Atsakomosios priemonės prieš dronus ir jų apribojimai

Atsakomoji

Poveikis taikiniui

Ribojimai

priemonė

Tiesioginė ugnis

Naikinimas

Taikinių dydis, skaičius, matomumas

Taikinių skaičius, matomumas,

Medžioklės dronai

Naikinimas

„įgimtos“ dronų silpnybės,

diegimo laikas

Raketos

Naikinimas

Kaina

Atmosferos sąlygos, dūmų uždangos,

Lazeriniai ginklai

Naikinimas

tikslinė drono paviršių danga

Mikrobangų ginklai Elektronikos sugadinimas

Elektronikos pažeidimas

Elektroninis

Elektronikos išjungimas,

Elektronikos pažeidimas

trukdymas

kontrolės perėmimas

Individualūs sunaikinimai,

Gynyba nuo

Tikslaus atsako trikdymai,

spiečių sutrikdymas

dronų spiečiaus

diegimo laikas

ar sunaikinimas

Tiesioginė ugnis paprastai yra pagrindinis atsakas į dronų atakas.

Pažymėtina, kad tiesioginę ugnį gali vykdyti šauliai arba automatinės prieš-

lėktuvinės gynybos sistemos. Tačiau šis sprendimas turi keletą apribojimų.

Pirma, dronai gali būti palyginti maži, o taikinio dydis gali būti iššūkis

šaudant. Antra, tiesioginę ugnį gali trukdyti matomumo stoka (dėl dienos ar

nakties ciklo, kliūčių matymo linijoje ar atmosferos sąlygų). Trečia, tiesioginę

ugnį lengvai įveikia dronų spiečiaus ataka.

153

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Besiginantieji gali naudoti dronus ( medžioklės dronai), kurie pultų priešo

dronus. Tokiose situacijose gynėjai, valdydami savo dronus, turi keletą didelių

pranašumų. Kadangi besiginantys dronai paprastai veikia labai arti paleidimo

taško, autonomija nekelia problemų – priešingai nei atakuojantys dronai,

kurie, prieš pasiekdami tikslą, turi įveikti didesnį atstumą. Be to, nors besi-

ginantis bepilotis orlaivis gali būti naudojamas kaip skraidanti šaudymo

platforma (jei turi atitinkamą ginkluotę), jis taip pat gali būti naudojamas

„susinaikinimo režimu“, siekiant sunaikinti atakuojančius dronus tiesioginio

susidūrimo būdu. Droną galima valdyti vizualiai iš tiesioginio matymo linijos

maždaug 245 m atstumu. Šis atstumas priklauso nuo žmogaus padėties ir

gebėjimų, o ne nuo drono tipo.

Bepiločiams orlaiviams naikinti gali būti naudojamos raketos ir kitos

autonominės kovinės galvutės. Raketos yra pakankamai greitos ir tikslios,

kad sunaikintų bet kokią drono tipo skraidyklę. Tačiau tai tiesiogine prasme

panašu į plaktuko naudojimą musei nužudyti. Nors teoriškai įmanoma,

autonominių raketų naudojimas dronams naikinti nėra ekonomiškas spren-

dimas. Ir nors dronai vis pinga, raketų gamybos išlaidos išlieka didelės. Tai,

kad autonominės raketos yra vienkartiniai ginklai, taip pat prisideda prie

to, kad šis sprendimas yra per brangus, jog būtų realiai pritaikomas dideliu

mastu.

Lazeriniai ginklai yra kryptingos energijos ginklai, pagrįsti lazerine spin-

duliuote, t. y. sistemomis, nuosekliai skleidžiančiomis elektromagnetinės

spinduliuotės sustiprintą šviesą siauro pluošto pavidalu. Pasiekęs tikslą, laze-

rio spindulys perduos taikiniui didelį energijos kiekį, todėl taikinys užsidegs

ar bus kitaip sugadintas. Lazeriniai ginklai puikiai tinka mažiems judantiems

taikiniams, tokiems kaip dronai, naikinti. Vis dėlto, lazeriniai ginklai yra

labai jautrūs atmosferos sąlygoms ir dūmų uždangoms. Be to, lazerio povei-

kis gali labai susilpnėti, jei šviesa atsispindi nuo taikinio. Dronai, padengti

abliatyvinėmis medžiagomis arba veidrodžiais, gali veiksmingai kovoti su

dauguma lazerinių ginklų arba bent jau žymiai mažinti jų efektyvumą.

Dronų veikimas priklauso nuo daugelio įmontuotų sistemų, jutiklių ir

autonominių apdorojimo sistemų darbo. Sunaikinti elektroniką prilygsta

drono išjungimui. Mikrobanginiai ginklai būtent tam ir skirti. Kaip ir

lazeriniai ginklai, mikrobanginiai ginklai yra kryptingos energijos ginklai.

154

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Nors kai kurie lazeriniai ginklai jau veikia, tačiau mikrobanginiai ginklai šiuo

metu dažniausiai yra tik eksperimentiniai.

Užuot bandžius sunaikinti drono elektronines sistemas, naudojant, pavyz-

džiui, mikrobanginius ginklus, kita kovos su dronu strategija – pasinaudoti

šiomis sistemomis ir joms būdingu ryšiu ( elektroninis trukdymas). Net ir patys autonomiškiausi dronai navigacijos tikslams turi pasitelkti išorines sistemas,

pavyzdžiui, GPS signalus. Taigi, dronai tarpusavyje yra sujungti belaidžiu ryšiu

( WiFi), GPS ryšiu ar radijo bangomis. Per kiekvieną iš šių ryšio kanalų galima patekti į vidines dronų valdymo sistemas. Dronai yra jautrūs GPS klaidinimui,

GPS atakoms, trikdžiams, dronams kenkėjiškoms programoms ir belaidžio

ryšio atakoms. Atakos prieš bepiločio orlaivio elektronines sistemas ar funkcijas

gali turėti įvairių tikslų: a) pateikti klaidingą informaciją bepiločio orlaivio navi-gacinėms sistemoms, sukelti drono „aklumą“ ir dezorientaciją, dėl ko dronas

gali būti nukreiptas kitu maršrutu arba sukelti jo avariją; b) įsilaužti į drono

sistemas ir sugadinti aparatinę / programinę įrangą arba gauti informacijos ar

duomenų; c) perimti drono valdymą. Užgrobimas atliekamas atjungiant droną

nuo pradinio valdiklio ir pakeičiant šį ryšį. Pažymėtina, kad drono užgrobimas

gali būti atliktas naudojant kitą droną kaip platformą. Užgrobiamas bepilo-

tis orlaivis perims netoliese esančių dronų valdymą, skrisdamas tarp jų, taip

sukurdamas „pavergtų“ dronų parką. Galima įdiegti kibernetinio saugumo ir

programine įranga pagrįstus metodus, kad būtų sunkiau įsilaužti į dronų siste-

mas (naudoti šifravimą bibliotekos failams apsaugoti ir įrankius (obfuskatorius)

programos saugumui didinti, tikrinti GPS delsą ir antrinius duomenis, taikyti

WiFi ir atvirų prieigų apsaugą, gerinti radijo ryšio saugumą).

Vis dėlto, nė vieno iš pirmiau minėtų metodų nepakanka, kad būtų

galima susidoroti su dronų spiečių vykdomais išpuoliais, net jei turėtume daug

dronų, paruoštų pakilti užpuolimo atveju ir atremti ataką. Nekoordinuoti,

autonominiai ar pusiau autonominiai dronai akivaizdžiai praleistų kai

kuriuos taikinius arba sugautų seserinius dronus (t. y. dronus, priklausančius

tam pačiam būriui), paleidus į juos „draugišką ugnį“. Padidėjus potencialių

taikinių skaičiui, didelės puolančių bepiločių orlaivių spiečiaus dalies sunaiki-

nimo tikimybė būtų gana didelė, o tai sukeltų puolančio spiečiaus sutrikimą.

Tiesioginės ugnies efektyvumas gerokai padidėtų, jei besiginančiam spiečiui

jau iš pradžių pavyktų drastiškai sumažinti atakuojančių dronų skaičių.

155

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Kovos su bepiločiais orlaiviais personalas turi turėti reikiamų techninių

žinių, susijusių ne tik su bepiločiais orlaiviais, bet ir su specifine kovos su

dronais įranga, kuri nėra įprasta reguliariajai kariuomenei (pvz., lazeriniai

ginklai ar mikrobangų sistemos).

Viena pagrindinių dronų savybių yra labai didelis jų mobilumas. Dėl

mažo dydžio ir autonomijos dronai gali greitai ir giliai įsiskverbti į prieša-

kines linijas prieš juos aptinkant. Norint neutralizuoti priešininko dronus,

antidronų įrenginiai taip pat turi būti itin mobilūs. Dronai puikiai tinka visų

tipų mūšio laukuose, įskaitant didelio tankio miesto zonas.

Dronams taip pat būdinga, kad juose masiškai montuojami įvairūs jutik-

liai. Kovos su bepiločiais įrenginiais priemonės turėtų taip pat greitai judėti,

ir tai daryti nepastebimai. Kadangi bepiločiai orlaiviai paprastai yra iš dalies

autonomiški, norint valdyti bepiločius orlaivius reikia bent tam tikro lygio

žinių apie priešo gynybos sistemą. Skaitmeninėje eroje nematomumas žengia

dar vieną žingsnį toliau: kovos su dronais padalinių komandos nariai turėtų

išlikti atsargūs, naudodamiesi virtualiosiomis erdvėmis, kad neviešintų pokal-

bių arba neskelbtų dalykų, kurie priešininkui galėtų teikti tiesioginę ar netie-

sioginę informaciją.

Bepiločių orlaivių operatoriai arba kariai, kuriems konkrečiai pavesta

gintis nuo bepiločių orlaivių, greičiausia susidurtų su situacijomis dėl galimos

žalos pašaliniams asmenims (šiuo atveju kariams ar civiliams, kuriuos jie

turėjo apsaugoti nuo dronų atakos) padarymo. Galiausiai, mūšio kontekste,

kuriame dronai vaidins pagrindinį vaidmenį, kovos su dronais padaliniai

patys gali greitai tapti prioritetiniu taikiniu, taip sukeldami daugiau streso jų

nariams, todėl karinėms pajėgoms teks įgyvendinti psichikos sveikatos stebė-

senos programas ir teikti kariams psichologinę bei psichomedicininę pagalbą.

Didėjant užduočių spektrui – nuo stebėjimo ir žvalgybos iki kovos,

veikimo tiek miesto, tiek ne miesto aplinkoje, didėjant prieinamumui, bepi-

ločių orlaivių buvimas operatyvinėse zonose artimiausiu metu tik plėsis.

Strategijų kūrėjai turės pripažinti, kad kova su bepiločiais orlaiviais grįsta

ne tik technologijomis, reikia ir jas prižiūrinčių ar valdančių žmonių. Todėl

sprendimų teks ieškoti pasitelkiant ne vien technologijas, bet ir žmogiškuo-

sius išteklius. Tai, kas vyko pastaruosius dešimtmečius, yra tik ledkalnio

viršūnė. Esame technologijų sukeltų didžiulių visuomenės pokyčių aušroje.

156

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Technologijos smarkiai pakeis karo eigą. Dirbtinis intelektas ir kovinė robo-

tika netrukus neišvengiamai apsigyvens mūšio laukuose.

Pastaraisiais metais dronams ir dronų spiečiams valdyti pradėtas naudoti

„Starlink“ palydovų tinklas. „Starlink“ internetas geriausiai tinka gyvenan-

tiesiems kaimo ar atokiose vietovėse, kuriose nėra fiksuotojo interneto ryšio

galimybių, pvz., telefoninio (DSL), kabelinio ar šviesolaidinio. „Starlink“

yra palydovinio interneto sistema, teikianti palydovinio interneto prieigą

48 šalyse (2022 m. duomenimis). Bendrovė planuoja nuo 2023 m. teikti ir

mobiliųjų telefonų ryšio paslaugas pasauliniu mastu. „Starlink“ palydovai

pradėti leisti 2019-aisiais. 2022 m. „Starlink“ tinklą sudarė daugiau kaip

3 300 mažų palydovų žemoje orbitoje, kurie palaiko ryšį su antžeminiais siųs-

tuvais-imtuvais. Iš viso planuojama paleisti beveik 12 000 palydovų, vėliau jų

skaičius gali būti padidintas iki 42 000. 2022 m. JAV išdavė leidimą „SpaceX“

paleisti 7 500 palydovų trijose žemose orbitose: 525, 530 ir 535 km aukš-

tyje. Atskiri palydovai turės skirtingas funkcijas: duomenų perdavimo, mūšio

valdymo, raketų sekimo, ginklų nutaikymo, navigacijos, atgrasymo bei ryšio

tarp Žemės ir palydovo palaikymo. Palydovų masė, priklausomai nuo versijos,

svyruoja nuo 227 iki 1 250 kg. Nuo 2022 m. „Starlink“ palydovai Ukrainoje

pradėjo teikti interneto paslaugas, kurios buvo nutrauktos per 2022 m.

Rusijos invaziją. Ukrainoje įrengta daugiau nei 20 000 „Starlink“ terminalų.

Nuo 2022 m. „Starlink“ buvo svarbiausia artilerijos ugnies koordinavimo

sistemos sudedamoji dalis. „Starlink“ buvo sumanyta kaip civilinė programa,

tačiau Ukrainos kariuomenė ją gali panaudoti bepiločiams orlaiviams valdyti

ir padėti jiems smogti Rusijos tankams bei pozicijoms. „Starlink“ karinė

reikšmė ypač svarbi ten, kur silpna infrastruktūra ir nėra interneto ryšio.

Bepiločių orlaivių atakos vykdomos naktį, nes orlaivių, kuriuose įrengtos

šiluminės kameros, beveik neįmanoma pamatyti tamsoje. Rusijai bandant

sunaikinti Ukrainos infrastruktūrą (elektros energijos tiekimą, internetą),

ateityje „Starlink“ ryšys bus dar svarbesnis. Žinoma, tai taip pat reiškia,

kad „Starlink“ priėmimo antenos yra pastebimos ir Rusijos kariuomenė į

jas taikysis. Be tikslinių atakų, Rusija taip pat bando naudoti elektroninius

trikdžius ir taip blokuoti prieigą prie interneto iš kosmoso.

Greičiausia, staigus dronų spiečių naudojimo karo tikslams augimas yra

tam tikra šios technologijos nesėkmė. Pasaulyje vyksta daug didelių gamtos

157

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

nelaimių, kurios paveikia dideles teritorijas. Dronų spiečiai galėtų greitai ir

tiksliai parodyti įvairius sugriovimus, į bėdą patekusius žmones, gelbėto-

jams geriausius prieigos kelius. Plintant elektroninei prekybai, dronai galėtų

nuskraidinti į tolimesnes ar sunkiau pasiekiamas vietoves pašto siuntas,

maisto produktus, nedidelių matmenų pramonines prekes ar net vaistus.

Gal ateityje taip ir bus, kai žmonės pasveiks nuo karo keliamų įtampų, kai

kūryba ir protas bus nukreipti ne kitiems žmonėms žudyti, o jiems padėti.

5.3. Išmaniosios dulkės

Išmaniosios dulkės yra daugelio mažų mikroelektromechaninių sistemų

(MEMS) (jutiklių, robotų ar kitų prietaisų), galinčių aptikti arba reaguoti,

pavyzdžiui, į šviesą, temperatūrą, vibraciją, magnetinį lauką, chemines

medžiagas, toksinus ir kita, visuma. MEMS sudaro bet koks mechaninių

(svirčių, spyruoklių, membranų ir kt.) ir elektrinių (rezistorių, kondensatorių,

induktorių ir kt.) komponentų derinys, skirtas veikti kaip jutikliai ar pavaros.

Paprastai šios mikrosistemos valdomos kompiuterių tinkle belaidžiu

ryšiu ir perduoda registruojamus duomenis į didesnes kompiuterių siste-

mas. Išmaniųjų dulkių įrenginių dydis matuojamas keliais milimetrais. Kol

kas jie lengvai pažeidžiami veikiant išorinei elektromagnetinei spinduliuotei

ar net sunaikinami mikrobangine spinduliuote. Išmaniųjų dulkių koncepci-

jos atsirado JAV 1990 m. viduryje, atlikus tyrimus dėl galimo technologijos

pritaikymo kariniams tikslams. Išmaniųjų dulkių kūrimo pradininku laiko-

mas JAV Berklio universiteto elektrotechnikos profesorius Krisas Pisteris. Jis

įsivaizdavo pasaulį, kuriame visur esantys jutikliai galėtų išmatuoti viską, ką

tik galima matuoti, ir iš pradžių orientavosi į orų stebėjimą. 1997 m. buvo

pateiktas siūlymas sukurti belaidžius jutiklių mazgus, kurių tūris būtų vienas

kubinis milimetras, t. y. tūris mažesnis negu ryžio grūdas (5.13 pav.). 2001 m.

pradėti aptarinėti įvairūs būdai, kaip išmaniųjų dulkių jutiklius sumažinti iki

mikrometrinio dydžio (20 μm – 1 mm). 2022 m. buvo pristatyti maži, lengvi,

programuojami, be baterijų veikiantys belaidžiai jutikliai, kuriuos galima

išsklaidyti vėjyje (Iyer, V. ir kt., 2022). Tokių mažų prietaisų kūrimą paskatino

stebėjimai, kaip kiaulpienių sėklos sausomis, vėjuotomis ir šiltomis sąlygomis

gali nukeliauti net kilometrą. Išmaniosios dulkės gali surinkti duomenis iš

158

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

jutiklių (apie pagreitį, slėgį, drėgmę,

garsą ir kita), apdoroti užregistruo-

tus duomenis, išsaugoti duomenis

atmintyje, belaidžiu būdu perduoti

duomenis į didesnes kompiuterių

sistemas. Ateities vizijoje išmanio-

sios dulkės – tai į išmanųjį nedidelių

jutiklių trilijoninį tinklą sujungta

sistema, nuolat galinti jausti, ragauti, 5.13 pav. 1 mm dydžio erkė, artėjanti prie užuosti, matyti ir girdėti, kas vyksta mikroskopinės pavaros grandinės (https://

juos supančioje aplinkoje, bendrauti

www.nanowerk.com/smartdust.php)

tarpusavyje ir keistis informacija.

Ateityje, tobulėjant gamybos technologijoms, sistemų dydis dar labiau

mažės ir pasieks nanoelektromechaninių sistemų (NEMS) dydį. Didžiulis

pranašumas tas, kad šie įrenginiai veikia be žmogaus įsikišimo, nes yra iš

anksto užprogramuoti ir, nepaisant mažo dydžio, turi savo maitinimo šaltinį.

Išmaniųjų sistemų dulkių elementams maitinti kuriamos ilgaamžės baterijos.

Remiantis 3D technologijomis pagaminti silicio diodai (Vaezi, M. ir kt.,

2013) apšvitinami radioaktyvaus tričio skilimo elektronais. Konversijos

naudingumas siekia 10 %. Kubo formos elemento dydis prasideda nuo

2,5 μm. Toks 25 μW galios ir 3–5 V elementas turėtų generuoti elektros

srovę 20–30 metų.

Išmaniųjų dulkių sistemos elementų ryšiui su baziniu kompiuteriu gali

būti naudojama optinė komunikacija. Optinei komunikacijai dažniausiai

pasitelkiamas aktyviai valdomas lazerinis diodas, kuris siunčia kolimuotą

lazerio spindulį į bazinę stotį. Kolimuotas šviesos spindulys – tai lazerio

spindulys, sklindantis vienalytėje terpėje (pvz., ore), esant mažai pluošto

sklaidai (divergencijai), todėl pluošto spindulys nepasikeičia dideliu

sklidimo atstumu. Iš esmės kiekviena išmanioji dulkė susideda iš keturių

įrenginių: jutiklių, grandinių, ryšio ir maitinimo šaltinio. Grandinės

(mikrovaldiklis) skirtos sąsajai su jutikliais ir duomenims apdoroti bei

saugoti. Idealiu atveju komunikaciją sudaro siųstuvas ir 3D antena, kuri

užtikrina vienodą spinduliavimą visomis kryptimis, taip „sužadindama“

nejautrų ryšį. Išmaniųjų dulkių maitinimo šaltinis, priklausomai nuo

159

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

veikimo srities, gali būti saulės

elementas arba tam tikra plona-

sluoksnė baterija ar superkonden-

satorius. Vis mažesni energijos

kaupikliai submilimetrų diapazone

net mažesniems mikro elekt ronikos

komponentams yra didelis techni-

nis iššūkis. Vienas svarbių iššūkių,

su kuriuo susidūrė tyrėjai, yra ener-

gijos stygius mažame dulkės tūryje

ir sunkumai integruojant maiti-

nimo sistemas į tokius įrenginius.

Kol kas dėl nepakankamos baterijų

5.14 pav. Kiekvieno iš 90 vamzdinių

galios sistemos turi pasikliauti galia,

superkondensatorių, esančių ant piršto,

gaunama iš išorinių šaltinių (šilu-

darbinė įtampa siekia iki 1,6 V (https://

minių, vibracinių, šviesos, radijo

www.nanowerk.com/smartdust.php)

bangų). Nepaisant to, tyrėjams

pavyksta nuolat mažinti jų dydį,

kaip rodo šis nanosuperkondensatoriaus pavyzdys – jis yra dulkės dydžio,

bet jo darbinė įtampa siekia AAA baterijos įtampos dydį (5.14 pav.).

Sukūrus saulės energija varomas išmaniąsias dulkes, atsivers galimybės šias

kompaktiškas integruotas sistemas gaminti dideliu mastu, be to, sumažės

šių sistemų kaina.

Išmaniųjų dulkių pritaikymas

Išmanieji dulkių tinklai yra į tinklą sujungtos ateities vizija, kai išmanusis

trilijonų mažų jutiklių tinklas nuolat jaučia, ragauja, užuodžia, mato ir

girdi, kas vyksta juos supančioje aplinkoje. Pavyzdžiui, išmanieji namai – tai

vieta, kurioje nuotoliniu būdu stebima ir valdoma būsto prieiga, apsaugos

sistemos, apšvietimas, būsto klimatas, pramogų sistemos, išmanieji virtuvės

prietaisai. Visa tai integruota taip, kad būtų lengva naudotis ir būtų paša-

linti varginantys įprasti darbai. Neįmanoma nuodugniai aprašyti daugybės

išmaniųjų dulkių taikymo būdų, todėl tenka apsiriboti tik kai kuriomis

160

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

pritaikymo sritimis. Daug vilčių

dedama į išmaniųjų dulkių naudo-

jimą medicinoje. Tyrėjai sukūrė

saugų, milimetro mastelio belaidį

įrenginį (pakankamai mažą, kad jį

būtų galima implantuoti į atskirus

nervus), galintį aptikti ir registruoti

giliai kūne esančių nervų ir raumenų

elektrinį aktyvumą.

Belaidžiai implantuojami jutik-

liai šiuo metu yra apie 3 milimetrų

ilgio (5.15 pav.). Mokslininkai sten- 5.15 pav. Belaidis implantuojamas jutiklis giasi sumažinti jutiklius iki mikro-ant piršto galiuko (Holler, M., 2020)

metrinio dydžio, t. y. maždaug iki

žmogaus plauko skersmens. Šiuos įrenginius tyrėjai vadina nervinėmis dulkėmis. Nervinės dulkės gali būti implantuojamos į kūną arba suleidžiamos per tyrimą ultragarsu, o sudėtingesnėms problemoms spręsti gali būti sumontuoti

jutiklių lustai. Kiekvienas nervinis dulkinis jutiklis susideda tik iš trijų pagrindinių dalių: elektrodų nerviniams signalams matuoti, tranzistoriaus signalui

stiprinti ir pjezoelektrinio kristalo, kuris atlieka dvejopą paskirtį: 1) mecha-

ninę – išoriškai generuojamų ultragarso bangų galią paversti elektros ener-

gija, ir 2) perduodamąją – užfiksuotos nervų veiklos perdavimą. Nervinės

dulkės galės nuskaityti ir stimuliuoti smegenų ląsteles, sukurs naujos kartos

smegenų ir mašinų sąsajas, kurios galės valdyti protezus, egzoskeletus, robotus,

taip pat „elektrocheminius preparatus“, skirtus smegenų ir kūno sutrikimams

gydyti. Kiekvieną nervinių dulkių dalelę sudaro standartinės CMOS grandi-

nės. CMOS grandinė yra kompiuterio mikroschema, kuri praranda saugo-

mus nustatymus, kai kompiuteris yra išjungtas, tačiau CMOS baterija nuolat

naudojama lusto veiklai palaikyti. Kai kompiuteris paleidžiamas, bazinė

įvesties / išvesties sistema (BIOS) ištraukia informaciją iš CMOS lusto, t. y.

jutiklių, matuojančių netoliese esančių neuronų elektrinį aktyvumą, perduo-

damą informaciją. Jutiklio pjezoelektrinė medžiaga itin aukšto dažnio garso

bangas paverčia elektriniais signalais ir atvirkščiai. Mokslininkai jau įrodė, kad

net į atskiras ląsteles galima įterpti kompiuterio lustus (5.16 pav.), kuriamos

161

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

implantuojamos neuroninių dulkių

sistemos, galinčios teikti informaciją

apie smegenų funkcionalumą.

Nenuostabu, kad išmaniųjų

dulkių kūrimą pirmiausia paskatino

ir finansavo kariuomenė (5.17 pav.).

Jos padeda pasiekti atokias ar sunkiai

prieinamas vietas, gali nustatyti

nuodingų dujų ar kenksmingų

medžiagų buvimą ir padėti imtis

5.16 pav. Į ląstelę įterptas

reikiamų veiksmų. Iš sraigtaspar-

kompiuterio lustas (https://www.

nio tūkstančiai mūšio lauko jutiklių

nanowerk.com/smartdust.php)

paskleidžiami kelių kvadratinių kilo-

metrų plote. Jie seka transporto prie-

monių judėjimą (valandas / dienas), praneša informaciją sraigtasparniui ar

užklausėjui, turinčiam rankinį imtuvą.

Tyrėjai sukūrė veikiančius apie 100 μm (maždaug druskos grūdelio

dydžio) kelių lęšių objektyvus, kurie gali sukurti autonominį regėjimą

(5.18 pav.). Objektyvai pasižymi ypač aukšta optine kokybe, nes skiriamoji

geba yra iki 500 linijų porų viename milimetre.

Išmaniųjų dulkių paskirtymas ir duomenų priėmimas

Dominantys objektai

Rankinis duomenų imtuvas

Išmaniosios dulkės

5.17 pav. Mūšio lauke paskleistų išmaniųjų dulkių jutiklių tinklo

schema (juodi taškai – sraigtasparnio paskleisti autonomiški

jutikliai) (https://www.nanowerk.com/smartdust.php) 162

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Pradėta daug projektų, nagrinėjančių galimą išmaniųjų dulkių pritai-

kymą. Žemės ūkyje svarbu nuolatinis pasėlių mitybos poreikių stebėjimas,

laistymas, tręšimas ir kenkėjų kontrolė, dirvožemio būklė (pH, užkrėstumas

mikrobais, vaisingumas ir kita, augalo augimui būtina informacija).

Galimas platus panaudojimas miesto infrastruktūroje: pastatų, kelių,

tiltų, tunelių, vandens ir kanalizacijos vamzdžių, elektros ir telekomunika-

cijų tinklų stebėjimas taps išmaniojo miesto koncepcijos dalimi. Jau statybos

metu išmaniosios dulkės gali būti įterptos į betoną ir teikti informaciją apie

atsirandančius įtempius ar deformacijas.

Išmaniosios dulkės gali būti plačiai pritaikytos įvairių atsargų kontrolei ir

valdymui. Ant kiekvieno objekto (produkto pakuotės, padėklo, sunkvežimio)

pridėjus miniatiūrinius jutiklius, kiekvienas sistemos objektas galėtų „susi-

kalbėti“ su kitais sistemos komponentais, stebėti ar rodyti greitai gendančių

produktų (mėsos, pieno produktų) kokybę (temperatūrą, drėgmę). Būtų

galima sekti produkto kelią nuo gamyklos iki mažmeninės prekybos lentynų

ir užtikrinti griežtą atsargų kontrolę.

Daugeliu atvejų vartotojams padėtų buitinės elektronikos stebėjimas

(smūgių, vibracijos, temperatūros), gedimų analizė ir diagnostika. Pavyzdžiui,

stebint guolių vibraciją, galima aptikti vibracijos dažnio pokyčius, rodančius

neišvengiamą gedimą. Tiksliai ir laiku įvertinus mašinų būklę, simptomų

pobūdį ar korozijos poveikį, galima išvengti ankstyvo sistemos gedimo.

Išmaniosios dulkės gali labai padėti aplinkos cheminiam ir biologiniam

vandens, oro, dirvožemio monitoringui, sveikos ir saugios aplinkos kūrimui.

5.18 pav. Lęšių išdėstymas skenuojančiame

elektroniniame mikroskope. Lęšių

sistemos skersmuo – 120 µm,

aukštis – 128 µm (Gissibl, T. ir kt., 2016)

163

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Pavyzdžiui, plazmoninės išmaniosios dulkės gali nustatyti vietines chemines

reakcijas.

Transportuojant greitai gendančias prekes, reikia nuolat stebėti tempe-

ratūrą, drėgmę, aeraciją, o transportuojant gyvūnus – jų gabenimo sąlygas

(temperatūrą, orą ir drėgmę).

Šios technologijos gali būti pritaikomos ir kosmoso tyrimuose, nes

naudojant jas galimas nuolatinis seismologinis Saulės sistemos planetų ir jų

palydovų, mūsų planetos orų stebėjimas. Mokslininkai kuria visiškai naujo

tipo kosminį teleskopą su apertūra, pagaminta iš išmaniųjų dulkių dalelių

spiečių ir valdomą lazerio spinduliuote. Taip bandoma sujungti kosminę

optiką, išmaniąsias dulkes ir autonominių robotų sistemas.

Išmaniųjų dulkių pavojus ir rizikos

Platus išmaniųjų dulkių naudojimas gali būti ne tik naudingas, bet ir sukelti

nemažai pavojų.

● Kai tik išmaniųjų dulkių įrenginiai sumažės iki nanodydžio matmenų, jų

rizika atitiks nanodalelių rizikos profilį apskritai. Galimas pavojus sveikatai siejamas su išmaniųjų dulkių įkvėpimu ar jų nurijimu. Antra vertus, atsitiktinai įkvė-

pus ar nurijus išmaniąją dulkę, priklausomai nuo dulkėje esančio jutiklio, koks

nors nutolęs operatorius netikėtai galės sekti jūsų temperatūrą, judėjimo greitį,

pagreitį, kryptį ar kokius nors kitus parametrus. Blogiau, jeigu kas nors tokia

dulke jus „pavaišins“ sąmoningai ir be atodairos įsiterps į jūsų privačią erdvę.

• Labai padidės grėsmė privatumui. Išmanieji dulkių įrenginiai taps tokie

maži, kad jų plika akimi nebus galima pastebėti, todėl juos aptikti bus itin

sunku. Jie gali būti užprogramuoti taip, kad įrašytų viską, ką gali aptikti jų

jutikliai. Žinoma, galbūt ironiška, bet žmonės patys pradėjo savanoriškai

nešiotis įrenginius, kurie gali būtent tai daryti. Tikriausiai nežinosite, kas

renka duomenis, kur jie patenka, ką su jais daro, ypač kai išmaniosios dulkės

patenka į netinkamas rankas.

• Jei kurioje nors srityje bus panaudota milijardai išmaniųjų dulkių įren-

ginių ir jei nesate informuotas apie jų buvimą, prireikus bus sunku juos aptikti,

identifikuoti ar nuskaityti jų perduodamą informaciją. Nesąžiningi asmenys,

įmonės ar net valdžios institucijos gali panaudoti renkamą informaciją ir

164

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

daryti jums žalą. Kita vertus, valdžios institucijoms būtų sudėtinga kontro-

liuoti tokius informacijos srautus, net jeigu to ir labai reikėtų.

• Išmaniosios dulkės iš esmės yra vienkartinio naudojimo įrenginiai. Šie

įrenginiai dažniausiai yra biologiškai neskaidūs, todėl jie gali užteršti vietas,

kuriose jie naudojami (dirvožemį, vandenį ar net orą).

• Išmaniųjų dulkių tinklų sukuriamos informacijos saugumas irgi

kelia daug rūpesčių, ir ne vien tik dėl galimo asmens privatumo pažeidimų.

Trečiosios šalys ar asmenys gali įsilaužti, o tinklo sukaupta informacija gali

būti naudojama neteisėtais tikslais. Galbūt tai vien teisiniai klausimai, bet į

juos būtina atsižvelgti dėl keliamos rizikos.

• Išmaniųjų dulkių įrenginių naudojimą labai lems kaina. Kaip ir bet

kurios naujos technologijos atveju, išmaniosios dulkių sistemos naudoja daug

elementų (palydovai, ryšio priemonės ir kita), todėl įdiegimas yra brangus.

Kol tokios išlaidos nesumažės, daugumai, tačiau, deja, ne visiems, tai bus

nepasiekiama technologija.

Šiuo metu daugelis išmaniųjų dulkių programų vis dar yra koncepcijos

stadijoje. Nors technologijos sparčiai žengia į priekį, tačiau dar reikia

išspręsti nemažai problemų, kol pamatysime, kaip jos paveiks visuomenę.

Yra manančiųjų, kad šios technologijos gali pakenkti ekonomikai ir visam

mus supančiam pasauliui. Turbūt, kol kas svarbiau atkreipti dėmesį į augimo

trajektoriją ir dinamiką, nes tai nebėra mokslinės fantastikos sritis. Išmaniųjų

dulkių įrenginių geba išsamiai rinkti informaciją apie bet kokią aplinką – tai

tarsi milijonus ar milijardus kartų padauginta daiktų interneto technolo-

gija. Dar nežinome, kada šios technologijos bus plačiai taikomos, bet tikrai

žinome, kad klausimas yra „kada“, o ne „ar tai įvyks“.

5.4. Mobiliojo telefono istorija

Šiuolaikinio, ypač jauno, žmogaus gyvenime mobilusis telefonas užima

svarbią vietą, nes labai palengvina gyvenimą. Naudodami išmanųjį telefoną

galime skambinti, rašyti žinutes, apsipirkti, užsisakyti taksi ar maisto

produktų, bilietus į koncertą ar skrydį ir dar daug kitų paslaugų. Mobilusis

telefonas yra daugiafunkcis įrenginys, todėl vis daugiau žmonių tampa nuo

jo labai priklausomi. Mobilieji telefonai yra vienas didžiausių mūsų laikų

165

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

išradimų, nes jokia kita technologija nepakeitė mūsų sąsajų su pasauliu, kaip

tai padarė mobilusis telefonas. Jau ankstyvosiose radijo inžinerijos stadijose

buvo galvojama apie rankinį mobilųjį radijo telefoną. 1917 m. suomių išra-

dėjas Ericas Tigerstedtas patentavo „kišeninio dydžio sulankstomą telefoną

su labai plonu anglies mikrofonu“. Ankstyvieji mobiliųjų telefonų pirmtakai

apėmė analoginį radijo ryšį iš laivų ir traukinių. Nešiojamieji telefono įren-

giniai pradėti kurti po Antrojo pasaulinio karo. Pirmieji mobilieji telefonai

buvo skirti tik bendrauti balsu arba paprastosioms tekstinėms žinutėms siųsti.

Šiuolaikinis mobilusis telefonas suteikia galimybę naudotis internetu, jame

jau būna įdiegta arba galima pačiam įsidiegti daug įvairių programų ir naudo-

tis kitomis labai svarbiomis ar naudingomis funkcijomis. Išmanusis telefonas

paveikė beveik visas žmogaus gyvenimo sritis. Ryškiausios sritys, kuriose išma-

niųjų telefonų poveikis akivaizdus, yra švietimas, verslas, sveikata ir socialinis

gyvenimas. Dar daugiau, mobiliosios technologijos smarkiai pakeitė kultūrines

normas ir individualų žmonių elgesį. Mobiliojo ryšio priemonių kūrimo raida

visą laiką buvo glaudžiai susijusi su elektronikos elementų miniatiūrizacija.

Nors mobiliojo ryšio priemonių kūrimo raida istoriškai yra trumpa,

tačiau joje galima išskirti svarbius riboženklius. Pirmą kartą sėkminga

mobiliojo ryšio paslauga buvo pasiūlyta Vokietijoje 1926 m. pirmo-

sios klasės geležinkelio keleiviams, važiuojantiems traukiniu maršrutu

Berlynas–Hamburgas. Pirmieji mobilieji skambučiai 1946 m. buvo atlikti

automobilio radijo telefonu Čikagoje. Dėl nedidelio naudojamų radijo

dažnių skaičiaus paslauga greitai pasiekė naudojimo ribą, antra vertus, ji

buvo skirta ne plačiajai visuomenei, bet daugiausia specialiosioms tarny-

boms. 1956 m. Švedijoje pristatyta pirmoji automatizuota mobiliojo tele-

fono sistema, skirta privačioms transporto priemonėms. Automobilyje

sumontuotas įrenginys svėrė 40 kg. Iš viso ši sistema tarp Stokholmo ir

Geteborgo turėjo 125 abonentus. 1969 m. Danijos, Švedijos, Norvegijos

ir Suomijos inžinieriai įkūrė Šiaurės šalių mobiliojo telefono grupę, kurios

tikslas buvo sukurti visuomenei prieinamą mobiliojo ryšio telefonų sistemą.

1973 m. „Motorola“ ryšių sistemų padalinys pirmą kartą viešai pristatė

mobilųjį telefoną, kuris svėrė jau tik 1,1 kg.

1982 m. vienuolikos Europos šalių atstovai Stokholme priėmė Šiaurės

šalių bendradarbiavimo modelį ir padėjo tarptautinio mobiliojo ryšio

166

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

standarto pamatus (5.19 pav.). 1987 m. patvirtintos

globalaus mobiliųjų telefonų ryšio (GSM) standarto

techninės specifikacijos. Informacijos perdavimo sparta

priklauso nuo taikomos technologijos ir skaičiui, esan-

čiam prieš G ženklą didėjant, perdavimo sparta auga. 2G

atsirado norint pakeisti 1G, nes XX a. dešimtojo dešimt-

mečio pradžioje reikėjo analoginį signalą perjungti į

skaitmeninį. Pavyzdžiui, esant 1G duomenų perdavimo

technologijai, duomenų perdavimo sparta yra 2,4 kb/s,

esant 2G – 64 kb/s, esant 3G – 144 kb/s–2 Mb/s, o esant

4G – 100 Mb/s–1 Gb/s. 5G duomenų perdavimo tech-

nologija žada būti iki 10 kartų greitesnė nei 4G.

1992 m. Jungtinėje Karalystėje buvo išsiųsta pirmoji

pasaulyje SMS žinutė. 1999 m. pristatyti telefonai

„BlackBerry“, garsėjantys ypač paprasta el. pašto paslauga: 5.19 pav. Pirmasis vartotojai galėjo skaityti el. laiškus ir atsakyti į juos iš bet

komercinis

kurios vietos. 2000 m. parduotuvių lentynas užkariavo rankinis mobilusis

„Nokia 3310“, o pirmasis komerciškai prieinamas tele- telefonas, 1983 m.

(DynaTAC8000X.

fonas su kamera „Sharp J-SH04“ pristatytas 2000 m. jpg. CC BY-SA 3.0)

Japonijoje. Europoje pirmasis telefonas su fotoaparatu

„Nokia 6750“ pasirodė tik 2002-aisiais. 2003 m. visame

pasaulyje pradėtas taikyti 3G standartas atvėrė mobiliojo interneto amžių ir

kelią išmaniesiems telefonams atsirasti. Viena pirmųjų šalių Pietų Azijoje,

pradėjusių teikti 3G paslaugas, buvo Nepalas. Šia paslauga galėjo naudotis ir

kopiantieji į Everestą. 2007 m. debiutavo „iPhone“. „Nokia“ jo pasirodymą

iš pradžių vertino skeptiškai. 2008 m. pasirodė pirmasis telefonas „Android“,

tiesa, jam buvo dar labai toli iki šiandien naudojamų aukščiausios klasės

„Android“ išmaniųjų telefonų. 2009 m. mobiliesiems telefonams bendrovė

„Huawei“ (Kinija) panaudojo 4G technologijas ir pasiekė 150 Mb/s perda-

vimų spartą, o bendrovė „WhatsApp“ (JAV) sukūrė technologiją, leidžiančią

vartotojams priimti telefono skambučius internetu. 2010 m. savo pirmąjį

išmanųjį telefoną „Galaxy S“ pristatė bendrovė „Samsung“ (Pietų Korėja).

2016 m. Japonijos bendrovė pristatė programą „Pokemon Go“. Šis virtua-

liosios realybės žaidimas naudoja išmaniojo telefono kamerą. 2017 m. atgijo

167

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

„Nokia“. Naujojo telefono „Nokia 3310“ versijoje buvo interneto naršyklė,

spalvingas ekranas ir net kamera. Pirmoji šalis, 2019 m. balandį pradėjusi

naudoti 5G ryšį, buvo Pietų Korėja. Prognozuojama, kad iki 2025 m. pabai-

gos 5G internetu naudosis iki 65 % pasaulio gyventojų. 2020 m. pasirodė

pirmasis 5G išmanusis telefonas „Samsung Galaxy S20“. 5G ryšio pirmajame

etape duomenų perdavimo sparta sieks 1–3 Gb/s, vėliau ji pakils iki 10 ar

20 Gb/s. 6G yra šeštosios kartos standartas, kuris šiuo metu dar kuriamas.

6G tinklai tikriausiai bus plačiajuosčiai koriniai tinklai, kuriuose aptarna-

vimo sritys bus suskirstytos į mažas geografines sritis, vadinamas ląstelėmis.

2022 m. Kinijos mokslininkų grupė pasiekė pasaulio rekordą – 206,25 Gb/s

duomenų perdavimo spartą.

Mobiliosios technologijos buvo sparčiausiai plintanti ryšio technolo-

gija. Įdomu, kad fiksuotojo ryšio telefonui prireikė net 45 metų, kad JAV

namų ūkiuose šių technologinių priemonių padidėtų nuo 5 % iki 50 %.

Mobiliesiems telefonams tam prireikė septynerių, o išmaniesiems telefo-

nams – tik ketverių metų. Profesionalios dviejų lęšių kameros dabar tampa

aukščiausios klasės išmaniųjų telefonų standartu, o patys telefonai – vis

patvaresni, pasižymi įspūdinga hidroizoliacija ir tvirtais ekranais. Išmanusis

telefonas paveikė įvairias žmogaus gyvenimo sritis: verslą, švietimą, sveikatos

sistemą ir socialinį gyvenimą. Šiandien greičiausia vienas iš trijų mokslei-

vių turi mobilųjį telefoną, tad ateityje tikėtina, kad telefonai su fotoaparatu

ir balso įrašymo įrenginiais bus ir mokymosi bei mokymo priemonė. Buvo

bandymų po telefono ekranu įmontuoti asmenukių kamerą, bet iki šiol tele-

fono ekrane vis dar pasitaiko trikdžių. Tačiau ateityje telefonų gamintojai

galės visiškai paslėpti priekinę kamerą ir vartotojai galės naudotis visiškai

„švariu“ ekranu.

Teigiamas ir neigiamas mobiliųjų telefonų poveikis

Šiandien beveik kiekvienas žmogus turi mobilųjį telefoną. Jis užima svarbią

vietą žmogaus gyvenime, nes labai jį palengvina. Išmaniuoju telefonu galima

ne tik skambinti, rašyti žinutes, bet ir apsipirkti, užsisakyti taksi, maisto, bilietus į koncertą ar lėktuvą ir kt. Mobilieji telefonai tapo neatsiejama mūsų gyvenimo dalimi. Pirmieji mobilieji telefonai buvo skirti tik bendrauti balsu arba

168

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

paprastu tekstu (trumpųjų žinučių paslauga – SMS), tačiau išmanieji telefonai

gali pasiūlyti daug daugiau. Įprastas mobilusis telefonas turi sąsają su internetu,

įvairias programas ir kitas labai naudingas bei kasdienei veiklai svarbias funk-

cijas. Mobilieji telefonai yra didžiausias mūsų laikų išradimas, nes jokia kita

technologija taip nepakeitė individo bendravimo su pasauliu.

Galima išskirti svarbiausius teigiamus mobiliojo telefono akcentus. Vienas

pagrindinių mobiliųjų telefonų pranašumų yra tai, kad jie padeda žmonėms

palaikyti universalų tarpusavio ryšį. Tarpusavyje galima bendrauti su bet kuo,

bet kada ir bet kur: balsu, siunčiant žinutes, vaizdus ar pranešimus. Mobiliajame

telefone galima užsirašyti svarbius įvykius, saugoti dokumentus, siųsti atmin-

tines ir el. laiškus, stebėti ir kontroliuoti įvairius gyvenimo įvykius. Mobilusis

telefonas labai palengvina kasdienių darbų atlikimą. Naudojant mobiliąsias

programėles galima sumokėti už komunalines paslaugas ar automobilio stovė-

jimą, surasti, kur būtų galima pasistatyti automobilį mieste, užsisakyti viešbu-

čio kambarį ar maisto produktų iš parduotuvės. Programėlė „Google Maps“

padeda lengvai rasti bet kurią vietą ar keliauti į nežinomas vietas be rizikos

pasiklysti. Nesunku rasti restoranus, parduotuves, degalines, prekybos centrus,

ligonines, vietą nakvynei ir kt. Kritinėse situacijose mobilieji telefonai padeda

gauti pagalbą, galima atsekti pasiklydusio žmogaus vietą. Telefonas ypač praver-

čia atsitikus didelio masto ekstremaliajai situacijai ar stichinei nelaimei, nes

padeda atsekti įkalintų ar sužeistų žmonių buvimo vietą. Mobilieji telefonai

padeda mokytis ir ugdyti įgūdžius, pavyzdžiui, šokti, dainuoti, gaminti maistą,

padeda rengti pristatymus, atlikti užduotis ir pan. Įvairios programėlės taip pat

gali padėti išmokti, kaip naudoti kokią nors programinę įrangą, galima atsisiųsti

į savo telefoną knygų, pateikti paraišką darbui, stažuotei ar pasiruošti pirmajam

pokalbiui ir kt. Mobiliosios technologijos keičia ir mūsų kultūrą. Vis dažniau

būna nepatogu, kai telefonas suskamba koncerte ar sporto renginyje, per vaka-

rienę su šeima ir draugais ar net per pamaldas bažnyčioje. Mobilusis telefonas

pakeitė mūsų požiūrį į daugelį dalykų. Jei žmonės vėluoja į susitikimą, jie gali

apie tai pranešti kitiems savo mobiliaisiais telefonais. Nebereikia susitarti, kada

ir kur susitikti. Žmonės gali tiesiog paskambinti vieni kitiems ir pasakyti, kur

jie šiuo metu yra. Mobiliosios technologijos paveikė ir ekonomiką. Telefonas

paskatino prekybą, nes pirkti ir parduoti tapo daug patogiau. Visos įmonės,

tiek didelės, tiek mažos, naudojasi mobiliojo telefono ryšiu.

169

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Vis dėlto, ar šis nuostabus mokslo ir technologijų pasiekimas turi tik

spindesį ir nekelia jokių grėsmių? Mokslininkai nustatė, kad per dažnas

telefono naudojimas sukelia stresą, nerimą, depresiją, miego sutrikimus ir

santykių problemas. Tyrimai taip pat parodė, kad jauni žmonės patiria absti-

nencijos simptomus, kai trumpam atsitraukia nuo telefono, todėl yra ypač

pavojingi vaikams ir paaugliams, nes vis daugiau jaunų žmonių tampa nuo

jo labai priklausomi. Kai kurie studentai tiek daug naudojasi mobiliaisiais

telefonais, kad pradeda apleisti studijas, nes didžiąją laiko dalį jie praleidžia

socialinių tinklų svetainėse, bendraudami su draugais, žiūrėdami filmus, klau-

sydamiesi dainų ir užsiimdami kita mažai naudinga veikla. Ilgesnis naudo-

jimasis mobiliaisiais telefonais nenaudingas sveikatai, nes ne tik blogina

regėjimą, bet gali sukelti ir miego bei klausos sutrikimus. Didelis mobiliųjų

telefonų trūkumas yra tai, kad vaikas gali pasiekti netinkamą turinį, nes inter-

nete yra daug smurtinių žaidimų ir filmų, neigiamai veikiančių vaikų protą.

Mobilieji telefonai blaško vaikų dėmesį klasėje, vairuotojus kelyje, „atjungia“

mus nuo socialinio pasaulio (5.20 pav.). Žinoma, neigiamų padarinių galima

išvengti, jei mobilusis telefonas naudojamas atsargiai ir saikingai.

Kai mobilusis telefonas įjungtas, jo geografinę vietą galima lengvai nustatyti

(nesvarbu, ar jis tuo metu naudojamas, ar ne) multilateracijos metodu. Taikant šį

5.20 pav. Vairuotojas važiuodamas naudojasi mobiliuoju

telefonu (Hand held phone in car.jpg. CC BY-SA 3.0)

170

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

metodą galima apskaičiuoti laiko, per kurį signalas nukeliauja iš mobiliojo tele-

fono į kelis artimiausius mobiliojo ryšio bokštus, skirtumus. Mobiliojo telefono

naudotojo judėjimą gali stebėti jo paslaugų teikėjas, prireikus ir teisėsaugos ar

kitos institucijos. Pavyzdžiui, Kinija naudoja šią technologiją Pekino miesto

gyventojų važiavimui į darbą ir iš jo sekti. JK, JAV bei kitų valstybių teisėsaugos

ir žvalgybos tarnybos stebėjimo operacijoms atlikti taip pat naudoja mobiliuo-

sius telefonus. Šiems tikslams pasitelkiama technologija, leidžianti nuotoliniu

būdu aktyvuoti mobiliųjų telefonų mikrofonus ir klausytis pokalbių, vykstan-

čių šalia telefono. Deja, ir įsilaužėliai, tik žinodami telefono numerį, gali sekti

telefono buvimo vietą, skaityti žinutes ir įrašyti skambučius.

Žmonės kasmet įsigyja šimtus milijonų mobiliųjų telefonų. Vidutinis

vartotojas keičia savo mobilųjį telefoną kas 11–18 mėnesių, o išmesti

telefonai atsiduria elektroninių atliekų sąvartynuose (5.21 pav.). Nors tyri-

mai rodo, kad apie 40–50 % mobiliųjų telefonų poveikio aplinkai atsiranda

ne juos išmetant į atliekas, o gaminant jų spausdintines plokštes ir integ-

rinius grandynus, joks mobilusis telefonas neturi atsidurti šiukšliadėžėje,

nes dauguma jų (80 %) yra perdirbami. Perdirbant atgaunamas mobiliojo

5.21 pav. Mobiliųjų telefonų laužas: seni nebenaudojami

mobilieji telefonai ir sugedę mobilieji telefonai (Handy

schrott mobile phone scrap.jpg. CC BY-SA 3.0)

171

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

telefono jutiklinio ekrano stiklas, telefono korpuse naudojamas aliuminis,

nedideli kiekiai aukso, sidabro, paladžio, platinos ir vario. Kiekviename

mobiliajame telefone yra 0,034 gramo aukso. Kadangi auksas nerūdija, jis

naudojamas plokščių integrinių grandynų jungtyse. Kaip ir daugelyje kitų

elektronikos gaminių ir SIM kortelėje yra aukso, tačiau tokiais nedideliais

kiekiais, kad norint pasidaryti mažytį 1 gramo pakabuką, reikia kelių šimtų

tūkstančių SIM kortelių. Pasenusiems arba sugedusiems telefonams perdirbti

yra sukurti robotizuoti išardymo ir rūšiavimo įrenginiai.

5.5. Išmanieji būstai

Pasaulyje išmaniųjų būstų ar namų vis daugėja. Tokie namai suteikia galimybių ne tik spręsti gyvenimiškas problemas, bet ir padeda taupyti, yra

ekologiški ir neatsiejami nuo atsinaujinančių energijos šaltinių. Išmanusis

namas tiesiog sujungia namų sistemas, t. y. procesus, kuriuos anksčiau

žmonės turėjo valdyti rankiniu būdu, o dabar jie valdomi automatiškai.

Tai apima šildymą, apšvietimą, vėdinimą, apsaugą ir net muziką namuose.

Juose vis daugiau stebėjimo kamerų, lempučių, televizorių, išmaniųjų

garsiakalbių, šaldytuvų, specialių valdiklių, būvio jutiklių, pirštų atspaudų

skaitiklių ar net išmaniųjų durų spynų. Telefonu valdoma lemputė, kava-

virė, skalbyklė – yra išmanieji daiktai, tačiau jie savaime nepaverčia paties

būsto išmaniu. Iš tiesų, būstas išmaniu tampa tik tuomet, kai yra vienas

centrinis taškas, kuris valdo ir sujungia išmanius prietaisus ir namo siste-

mas – šildymą, apšvietimą ir pan. (Casini, M., 2022). Išmanusis būstas,

be abejo, palengvina gyvenimą, tačiau suteikdami savo namams akis ir

ausis taip pat leidžiame mus stebėti ir girdėti. Tai reiškia, kad visi, turintys

prieigą prie šių įrenginių (techniškai tik mes, bet dažnai taip nėra), gali mus

stebėti ir girdėti (5.22 pav.).

Ar nebūtų puiku, jeigu kiekviename kambaryje būtų tinkama tempe-

ratūra? Išmanioji šildymo sistema apskaičiuoja, koks yra patalpos šildymo

poreikis, o kai esate išvykę ilgam laikui, užtikrina minimalią patalpų tempe-

ratūrą tam, kad dėl žemos temperatūros nebūtų pažeista šildymo sistema.

Sistema taip pat „žino“, kada namuose jūsų nėra. Ši informacija padeda

užtikrinti tinkamą temperatūrą kiekvienoje patalpoje. Kai tik įmanoma,

172

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

5.22 pav. Išmanieji namai palengvina gyvenimą, bet taip

pat leidžia jus stebėti ir girdėti (Wan, Ch., 2021)

išmaniųjų namų sistema siekia naudoti atsinaujinančius energijos šaltinius

(hidroterminę, saulės energiją). Kai namuose nieko nėra, sistema persijun-

gia į ekonominio šildymo arba vėsinimo režimą. Šildymo programa „žino“,

kiek laiko užtrunka prišildyti ar atvėsinti patalpą. Patalpa bus pradedama

šildyti anksčiau tam, kad pasirinktu laiku patalpos temperatūra būtų tokia,

kokios ir norėjote.

Nelaimės atveju (atsiradus vandens nutekėjimui, esant gaisro pavojui ar

kam nors įsilaužus) informuos blyksinčios šviesos. Vakare sumigus vaikams,

vietoj įprasto durų skambučio apie svečią prie durų praneš sublyksintys

šviestuvai. Jei svečias nuspaudė durų skambučio mygtuką, skambučio melo-

dija gali pasigirsti visuose namuose. Jeigu vaikai jau sumigo, jų kambariuose

skambutis nebus girdimas. Automatinis apšvietimo pritemdymas ne tik

nevargina akių, bet ir padeda virtualiai transformuoti erdvę. Grįžus iš darbo

apšvietimas gali būti ryškus ir praplečiantis erdvę, vakare prie televizoriaus

jis gali būti ramus ir švelnus. Jeigu palikote namus ilgesniam laikui, galima

sukurti buvimo patalpoje imitaciją. Buvimo namuose imitacijos programa

įjunginės šviesas patalpose, lyg ten būtų žmonių. Kai patalpa niekas nesi-

naudoja, apšvietimas po kurio laiko bus išjungtas automatiškai. Šviesos

pačios įsijungs, vos kam nors įžengus į patalpą, tačiau bus atsižvelgta ir į jau

173

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

esantį, natūralų patalpos apšvietimą. Šviesos bus įjungtos tik tuo atveju, jei

patalpoje bus nepakankamai šviesos. Užuolaidos, žaliuzės, ritininės užuo-

laidos gali būti valdomos automatiškai. Kai kambaryje per karšta – žaliuzės

automatiškai prisivers, neleisdamos kambariui perkaisti. Jus švelniai gali

pažadinti šviesa, o ne garsas. Dar prieš suskambant žadintuvui, kambaryje

lėtai ims ryškėti šviesa ir bus galima pabusti lėtai, be streso. Paliekant namus

ir įjungus režimą „Nieko nėra namuose“, automatiškai pradės veikti apsaugos

sistema, bus išjungtos šviesos. Atsiradus ugnies židiniui ar vandens užliejimo

pavojui, įspėjamas ne tik savininkas, bet ir saugos tarnyba. Vandens užliejimo

pavojaus atveju vandens tiekimas nutraukiamas automatiškai. Viską valdan-

tis centras leidžia iki smulkmenų palengvinti gyventojų buitį. Vienas tokių

pavyzdžių – kai skalbyklė baigia ciklą, miegamajame ar kambaryje, kuriame

tuo metu yra žmonių, sublyksi šviesos ar per garso sistemas pasigirsta prane-

šimas apie pasibaigusį skalbimą. Tokia prietaisų integracija į namų sistemas

užtikrina, kad name būtų ne tik pavienių išmaniųjų daiktų, bet jie dar ir

tarpusavyje sąveikautų kurdami bendrą išmaniojo namo sistemą.

Labai svarbi namo prieigos kontrolė. Ši sistema suderinama su daugybe

skirtingų vartų variklių, elektrinių spynų, pirštų atspaudų skaitytuvų ir kitų

prieigos barjerų. Atvykus namo, namų durys atsirakins, o įėjus į namus arba

nuėjus miegoti, durys užsirakins automatiškai. Kiekvienam vartotojui gali

būti suteiktos individualios prieigos teisės. Pavyzdžiui, namų tvarkytoja gali

atvykti tik pirmadienį nuo 9 iki 12 val. ir pan. Nuspaudus durų skambutį,

per vaizdo domofoną galima matyti svečią ir su juo pasikalbėti, be to, net ir

nebūnant namuose, galima jam atrakinti duris.

Dauguma stebėjimo kamerų šiais laikais yra prijungtos prie interneto ir

pasiekiamos iš jo. Galite pasitikėti gamintojų teiginiais, kad kamera yra saugi,

tačiau niekada negalite būti tikri, kad išvengsite įsilaužimo. Jeigu iš tiesų

norite visiško privatumo, kamerą geriausia išjungti rankiniu būdu. Vienas

plačiausiai naudojamų išmaniųjų įrenginių yra išmaniosios lempos. Į jas taip

pat galima įsilaužti, todėl kyla pavojus namų kompiuterių tinklams. Be abejo,

perkant patikimų gamintojų gaminius rizikuojama mažiau, tačiau būtina

nuolat atnaujinti programinę įrangą. „Echo“ ir „Home“ tipo įrenginiai yra

daugumos išmaniųjų namų smegenys. Jie visada klauso, gali rinkti balso įrašus

ir, balso savininkui nežinant, juos panaudoti (5.23 pav.).

174

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

5.23 pav. Nuotolinis paliepimas „Atšaukite kačių maistą ir

padvigubinkite paukščių sėklų užsakymą“ (https://twitter.

com/mikestokoe/status/893502081457414148)

Taigi, visi prie interneto prijungti įrenginiai: nešiojamieji stebėjimo

prietaisai, išmanieji televizoriai, balsu valdomi įvairūs pagalbininkai,

programėlėmis valdomos spynos ir šviestuvai, šildymo reguliatoriai žada

patogumo utopiją – pasaulį, kuriame nereikia keltis iš lovos norint įjungti

ar išjungti apšvietimą, arba kuistis rankinės dugne ieškant namų raktų.

Tačiau kai šie įrenginiai, dar žinomi kaip daiktų internetas, vis labiau plinta, įvairūs smurtautojai juos naudoja kaip stebėjimo ir priekabiavimo įrankius.

Dažnai įvairūs priekabiautojai mėgsta sekti savo partnerius, jiems svarbu

žinoti, ką asmuo veikė, kur buvo. Tai daryti tapo daug lengviau nei bet

kada anksčiau, nes iš esmės išmanieji įrenginiai yra prijungti prie debesijos interneto tinklo. Reikia įvertinti informaciją, kurią surenka turimi išmanieji

įrenginiai, pavyzdžiui, išmanusis termostatas. Jis bet kam gali pranešti apie:

1) tai, kad esate toli nuo savo namų, 2) laiką, kada būnate darbe ar namuose,

3) laiką, kada tikriausiai atostogaujate, 4) tai, kuris iš jūsų kambarių yra

dažniausiai naudojamas ir nenaudojamas. Jei tokia informacija patenka

į netinkamas rankas, būtina pagalvoti apie rizikas. Užpuolikai, iš anksto

suplanavę, gali lengvai įsilaužti į butą, namą ar įmonę, todėl vagystės rizika

ir nuostoliai gali būti labai dideli.

Daiktų internetas sukūrė labai didelį įrenginių tinklą, kuris padidino

galimas rizikas. Pasaulyje yra daugiau nei trys milijardai mobiliųjų vartotojų

175

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

ir beveik aštuoni milijardai daiktų interneto įrenginių. Sunku įsivaizduoti,

kokios būtų rizikos, jei šis didžiulis tinklas būtų pažeistas arba į jį būtų

įsilaužta. Kalbant apie išmaniuosius namus, tos grėsmės būtų išties rimtos.

Pavyzdžiui, vartotojas, įjungiantis savo išmanųjį šviestuvą, perduoda infor-

maciją apie savo buvimą namuose, apie laiką, kada išeina ar grįžta ir pan.

Potencialus įsilaužėlis gali ne tik prieiti prie asmeninės ir kitos svarbios

informacijos, bet ir patekti į namų tinklą. Tai gali pakenkti tiek vartotojų,

tiek įmonių saugumo lygiui. Tarkim, įsivaizduokite didelio masto namų

saugumo stebėjimą. Užpuolikui įsilaužus į įrenginį, jis gali pakeisti duome-

nis ir taip prieiti prie visų jūsų duomenų. Labai svarbu niekada nenuvertinti

su daiktų interneto įrenginiais susijusios rizikos.

Daiktų internetas neabejotinai kelia daugiau pavojų negu tik techno-

logines rizikas. Daiktų internetas turi įtakos daugeliui teisinių dokumentų,

susijusių su duomenų apsauga, atsakomybe už gaminius, duomenų suve-

renumu ir kt., nes kai yra labai daug duomenų, sunku nustatyti, kuriuos

įstatymus galima taikyti ginčo atveju. Pavyzdžiui, jei automobilis be vairuo-

tojo pateko į avariją, kas yra atsakingas? Gamintojas, savininkas ar keleivis,

važiuojantis automobiliu? Tai viena pagrindinių bet kurio daiktų interneto

projekto rizikų. Be abejo, tų rizikų sudėtingumas išauga, kai kalbama apie

įmonės lygio daiktų interneto projektus.

Įmonėms labai svarbu atkreipti dėmesį į atminties bloko (buferio)

perpildymą, t. y. kai programa bando įrašyti per daug duomenų į fiksuotą

atminties bloką. Buferio perpildymas yra vienas pagrindinių įsilaužė-

lių, kurie siekia išnaudoti bet kurią daiktų interneto sistemą, taikinių.

Įsilaužėliai gali prieiti prie daug konfidencialios informacijos ar net perimti

daiktų interneto įrenginių valdymą. Dėl tokių atakų žiniatinklis gauna

didžiulį informacijos srautą ir serveris negali su juo susidoroti. Kadangi

daiktų internetas turi daugybę nešiojamųjų įrenginių ir didžiulį jutiklių

tinklą, tokios atakos gali rimtai pakenkti bendrovei ar organizacijai, nes

atsiranda elektromagnetinis trukdymas, neleidžiantis susisiekti su infor-

macijos naudotojais ar keistis informacija, o dėl didelio siunčiamo srauto

serveris negali reaguoti efektyviai ir greitai. Kol kas daiktų internetas dar

tik pradeda vystytis, tačiau manoma, kad jis augs eksponentiškai. Bet kuris

asmuo, susijęs su daiktų interneto projektais, turėtų apsvarstyti šias rizikas.

176

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

5.6. Veido atpažinimas

Vienas didžiausių su informacinėmis technologijomis susijusių iššū-

kių – suprasti, kaip žmonės atpažįsta vienas kito veidą ir sukurti automati-

zuotas bei patikimas veidų atpažinimo sistemas. Šis iššūkis yra biometrijos,

autentifikavimo mokslo pagrindas, nes sistema padeda vienu metu įvertinti

žmonių fizinę ar išorinę išvaizdą ir (arba) elgesio ar fiziologinius bruožus.

Fiziniai ir elgesio bruožai nebūtinai yra nepriklausomi. Veidas, į kurį žiūrime,

yra fizinių savybių ir emocinių išraiškų derinys. Problemų, susijusių su veido

atpažinimu, sprendimas turi didelį mokslinį poveikį, nes žmonių atpažini-

mas yra pirmasis, tačiau svarbus žingsnis kuriant protingas mašinas, galinčias

veikti žmonių aplinkoje.

Kadaise mokslinės fantastikos tema laikytas biometrinis veido atpažinimas greitai tapo neatsiejama kasdienio žmonių gyvenimo dalimi. Teisėsaugoje, sienų kontrolėje, mažmeninėje prekyboje, bankininkystėje, mobiliųjų technologijų, finansų ir kt. srityse plačiai naudojamos veido atpažinimo technologijos.

Šios krypties technologinė pažanga per pastaruosius 60 metų labai palengvino

įvairių sričių veiklą. Pirmieji veido atpažinimo pradininkai buvo amerikiečiai

Woodrow Wilsonas Bledsoe, Helen Chan Wolf ir Charlesas Bissonas. Jie 1964

ir 1965 metais pradėjo darbus, skirtus žmogaus veidui kompiuteriu atpažinti.

Projektą finansavo neįvardyta žvalgybos agentūra, todėl apie jos didžiąją veiklos

dalį niekada nebuvo paskelbta. Vėliau paaiškėjo, kad iš pradžių jų darbas buvo

susijęs su įvairių „orientyrų“ ant veido (pvz., akių centrų, burnos ir kt.) žymė-

jimu rankiniu būdu. Atstumai tarp orientyrų buvo automatiškai matematiškai

apskaičiuojami ir, siekiant nustatyti tapatybę, vaizdai buvo lyginami tarpusa-

vyje. Aštuntajame dešimtmetyje į automatizuoto atpažinimo technologiją buvo

įtrauktas jau 21 specifinis subjektų žymeklis, įskaitant plaukų spalvą, lūpų storį

ir kita. Nors buvo pasiekiamas vis didesnis tikslumas, matavimus vis tiek reikėjo

apskaičiuoti rankiniu būdu, todėl darbo buvo nemažai.

1988 m. veidui atpažinti pradėta taikyti tiesinė algebra. Naujoji sistema

parodė, kad norint tiksliai užkoduoti normalizuotą veido vaizdą reikia

mažiau nei šimto verčių. 1991 m. atrasta, kaip paveiksle ar vaizde atpažinti

veidus. Tai buvo reikšmingas proveržis, kuris atvėrė kelią būsimai veido atpa-

žinimo technologijos raidai.

177

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

1990–2000 m., siekiant skatinti komercinę veido atpažinimo rinką,

JAV buvo įdiegta veido atpažinimo (FERRET) programa. Tai buvo JAV

Vyriausybės remiamas projektas, kuriuo buvo siekiama sukurti didelę auto-

matinę veido atpažinimo sistemą, skirtą žvalgybai, saugumui ir teisėsaugai.

Programa pradėta 1993-iaisiais. Projekto metu buvo sukurta veido vaizdų

duomenų bazė, kurioje buvo 2 413 nejudančių veido atvaizdų, vaizduojančių

856 žmones. Buvo tikimasi, kad didelė veido atpažinimo vaizdų duomenų

bazė padės sukurti veiksmingesnę veido atpažinimo technologiją.

2000-ųjų pradžioje JAV Nacionalinis standartų ir technologijų institu-

tas pradėjo pardavinėti veido atpažinimo testus ir prototipų technologijas,

siekiant nustatyti geriausius veido atpažinimo technologijos diegimo būdus.

2006 m. pradėtas naujas veido atpažinimo etapas, naudojant naujausius

veido atpažinimo algoritmus. Atliekant bandymus buvo naudojami didelės

raiškos veido vaizdai, 3D veido nuskaitymai ir rainelės vaizdai. Rezultatai

parodė, kad naujieji algoritmai buvo 10 kartų tikslesni nei 2002 m. naudoti

veido atpažinimo algoritmai ir 100 kartų tikslesni nei naudoti 1995-aisiais.

Veido atpažinimo technologijų pažanga per pastarąjį dešimtmetį buvo

akivaizdi.

Veido atpažinimo technologijos pradėtos diegti dar 2010 metais, kai

„Facebook“ pradėjo naudoti veido atpažinimo funkciją (Wechsler, H., 2009).

Ši funkcija padėjo atpažinti žmones, kurių veidai gali būti matomi nuotrau-

kose ir kurias „Facebook“ vartotojai nuolat atnaujina. Tačiau ši funkcija

žiniasklaidoje sukėlė daugybę prieštaravimų, nes atsirado nemažai su priva-

tumu susijusių problemų. Kiekvieną dieną įkeliama ir pažymima daugiau kaip

350 milijonų nuotraukų naudojant veido atpažinimo funkciją. Veido atpaži-

nimo technologija sparčiai tobulėjo. 2017 metai žymi dar vieną svarbų įvykį,

padedantį integruoti veido atpažinimą į mūsų kasdienį gyvenimą, – vartoto-

jams buvo pristatyti pirmieji „iPhone“, turintys veido atpažinimo funkciją.

Biometriniai duomenys vaidina vis svarbesnį vaidmenį įvairiose srityse: pasie-

nio kontrolėje, oro linijose, oro uostuose, transporto organizavime, stadio-

nuose, koncertuose ar konferencijose. Naujosios technologijos gali atpažinti

veidą, akies raineles, balsą, pirštų ir delno atspaudus, atlikti ausų akustinį

autentifikavimą. Įdiegtos dirbtinio intelekto ir duomenų analizės priemonės

padeda geriau suvokti situaciją ir palengvina būtinus veiksmus realiuoju laiku.

178

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Veido atpažinimas dažnai gali būti labai svarbūs biometriniai duomenys, nes

vaizdus galima nufotografuoti neliečiant identifikuojamo asmens ar su juo

nebendraujant, o vaizdai įrašomi ir tikrinami pagal esamas duomenų bazes.

Naujosios technologijos gali apdoroti ir analizuoti kelis fotoaparato srautus

ir tūkstančius veidų per minutę. Tinkamai naudojama veido atpažinimo

technologija gali labai pakeisti mūsų gyvenimą, subalansuoti saugumą ir

privatumą. Remiantis 2020 m. atliktais tyrimais, veido atpažinimo siste-

mos idealiomis sąlygomis pasižymi ypač dideliu tikslumu ir siekia 99,97 %

atpažinimo tikslumo lygį (Gates, K. A., 2011).

Veido atpažinimo programinė įranga patvirtina asmens tapatybę apti-

kusi veidą, atlikusi veido analizę ir konvertavusi vaizdą į skaitmeną bei

nustačiusi veido atvaizdo atitikmenį. Pirmiausia, fotoaparato užfiksuota

veido nuotrauka yra analizuojama. Programinė įranga apdoroja aptikto

veido orientyrus, tokius kaip tarpą tarp akių, atstumą nuo kaktos iki

smakro, nosies galiuką ir pan. Šie orientyrai laikomi mazginiais taškais,

o veidas turi maždaug 80 mazgų taškų (5.24 pav.). Analizės duomenys

konvertuojami į asmens veido bruožais pagrįstą skaitmeninės informaci-

jos rinkinį. Šis skaitmeninis kodas vadinamas nuskaityto veido atvaizdu,

o kiekvienas asmuo turi unikalų veido atvaizdą. Paskutinis žingsnis yra

rasti veido atvaizdo atitikmenį. Skaitmeninis kodas lyginamas su duomenų

5.24 pav. Veido atpažinimas (https://rapidapi.com/blog/top-facial-recognition-apis/)

179

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

bazėje esančiais veidais. Duomenų bazėje užregistruoto veido padėtis, dydis

ir mastelis koreguojami, kad atitiktų analizuojamą veidą. Tai padeda, kai

naudotojo veidas juda ar pasikeičia išraiška. Naudodamasi šiais duomeni-

mis, programinė įranga tiksliai patvirtina asmens tapatybę.

Dėl veido atpažinimo technologijos žmonių nuomonės labai išsiski-

ria. Jei tikėtume viskuo, ką galima rasti žiniasklaidoje, atrodytų, kad veido

atpažinimo technologijomis visuotinai nepasitikima. Kaip ir dauguma tech-

nologijų, veido atpažinimas turi ir šalininkų, ir priešininkų. Daugiausia nepa-

sitikėjimo kelia baimė, kad veido atpažinimo technologija pažeidžia asmeninį

privatumą, kad įsilaužėliai gali tiesiog įsibrauti į duomenų bazę, pavogti jūsų

tapatybę ir jūs niekada jos nebeatgausite. Tai tiesiog netiesa. Veido atpaži-

nimo ir kitos biometrinės technologijos yra vieni saugiausių būdų, galinčių

patvirtinti, kad esate toks, koks sakote esąs. Daug saugiau nei tradicinis slap-

tažodis ir daug mažesnė tikimybė, kad bus pavogta tapatybė. Taip pat negalite

prarasti biometrinių rodiklių – jūsų veidas, pirštų atspaudai ir rainelės „visada

yra su jumis“, todėl daugeliui žmonių jie yra praktiškesni nei slaptažodžiai.

Vis dėlto, kaip veido atpažinimas keičia pasaulį, kuriame gyvename?

Pagrindinės sritys, kuriose diegiamos veido atpažinimo technologijos, yra

kelionės, mažmeninė prekyba ir visuomenės saugumas. Aviacijos sektoriaus

saugumui didinti naudojamos veido atpažinimo technologijos turėjo page-

rinti aviacijos saugumo pareigūnų įgūdžius ir patirtį, buvo siekiama pašalinti

akivaizdžias žmogiškąsias silpnybes ir paspartinti keleivių bei bagažo patikri-

nimo procesą. Sveikatos priežiūra yra vienas sektorių, kuriame svarbu taikyti

veido atpažinimo priemones, nes jos pagerina bendrus saugos standartus,

sumažina identifikavimo klaidas, pagelbsti žmonėms ligoninėse ir gydytojų

kabinetuose.

Veido atpažinimo technologijos principas gali būti pritaikomas „objek-

tams atpažinti“, norint nustatyti ne vietoje esančius dalykus, pvz., iš šiukšlių

dėžės išbirusias šiukšles ar aplaužytą autobusų stotelę, ir įspėti atitinkamą

agentūrą, kad reikia imtis veiksmų. Išmanusis telefonas yra dažniausiai

naudojamas asmeninis įrenginys, kuriame yra veido atpažinimo funkcija.

Vis daugiau išmaniųjų telefonų turėtojų naudoja šią funkciją telefonui atra-

kinti, taip pat mokėjimams ir kitoms aukščiausios klasės užduotims autentifi-

kuoti. Tikimasi, kad iki 2024 m. veido atpažinimo sprendimai bus prieinami

180

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

1,3 milijardo įrenginių. Namų apsaugos sistemos taip pat pereina prie veido

atpažinimo technologijos: padeda identifikuoti į jūsų namus atvykusius

žmones, atidaro jiems vartus ar įėjimo duris, padeda aptikti galimus

įsibrovėlius, kai esate toli nuo namų, ir taip pagerina objekto saugumą. Veido

atpažinimas neabejotinai keičia pasaulį, kuriame gyvename, o šis pasaulis,

dėl veido atpažinimo naudojimo, taip pat keičiasi. Didelį postūmį šiai tech-

nologijai davė COVID-19 pandemija, nes ji prisidėjo prie to, kad sumažėjo

tiesioginis klientų ir medicinos darbuotojų kontaktas. Veido atpažinimo ir

kitos biometrinės technologijos padėjo patvirtinti, kad žmonės tikrai yra

tie, kas sakosi esą, padėjo geriau valdyti koronaviruso plitimą, nes sumažino

sąlyčio taškų skaičių klinikinėje aplinkoje. Daugelis žmonių šiandien dėvi

kaukes tiek patalpose, tiek lauke, o tai kelia daugybę iššūkių veido atpažinimo

programinei įrangai, nes dabar matoma tik dalis veido. Kai asmuo dėvi kaukę,

sistema, kad patikrintų subjekto tapatybę, sutelkia dėmesį į matomas veido

dalis, pvz., akis ir aplinkines sritis. Norėdami naudotis šia sistema, vartotojai iš anksto turi registruoti savo veido nuotrauką. Tapatybės patvirtinimas trunka

mažiau nei vieną sekundę, o tikslumas didesnis nei 99,9 %. COVID-19

pandemija paveikė ir kai kurias kitas žmonių veiklos sritis, todėl žmonės

turėjo daug greičiau prisitaikyti ir pereiti prie naujų technologijų naudojimo.

Viena labiausiai paveiktų veiklos sričių buvo įvairūs renginiai (ir vietiniai, ir

pasauliniai), nes dėl įvairių apribojimų, socialinio atstumo, privalomų kaukių

ir kitų saugos priemonių organizatoriai turėjo pergalvoti renginių valdymo

strategijas. Daugelis renginių buvo vykdomi virtualiai, tačiau pasauliui pradė-

jus atsiverti, atsinaujinus tarptautinėms kelionėms, renginių organizatoriai

imasi veido atpažinimo funkcijos kaip valdymo būdo, kai reikalinga prieiga

prie renginio, registracijos, renginio saugumo valdymo.

Dar viena pramonės šaka, kuri nemažai investuoja į veido atpažinimo

technologijas, yra automobilių pramonė. Dėl automobilių vagysčių praran-

dami milijardai. Akivaizdu, kad reikia naujos, patikimos saugos priemonės,

kuri užtikrintų ramybę automobilių savininkams net tada, kai jų nėra šalia

automobilio. Veido atpažinimas jau dabar padeda užtikrinti papildomą

saugumą ir sumažinti vagysčių skaičių, nes, vairuotojui prisijungus prie siste-

mos, ši jį „prisimena“. Kiekvieną kartą, kai vairuotojas įsėda į transporto

priemonę, sistema jį „atpažįsta“ ir suteikia prieigą prie iš anksto nustatytų

181

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

funkcijų, tokių kaip leidimas užvesti automobilį. Jei į automobilį patenka

pašaliniai asmenys, sistema apie tai gali pranešti savininkui arba blokuoti

automobilio užvedimą. Tai padeda išvengti vagysčių. 2018 m. pristatyta

pirmoji pasaulyje pirštų atspaudų sistema, kuri užrakina automobilio duris

ir užveda variklį. Dar viena veido atpažinimo funkcija yra vairuotojo būse-

nos įspėjimo sistema pagal akies rainelės atpažinimą. Ši sistema perspėja, kai

vairuotojas nesusikoncentruoja į vairavimą. Veido atpažinimo technologija

identifikuoja vairuotojus pagal veido bruožus, pvz., akis, nosį, burną ir ausis.

Be to, sistema analizuoja vyzdžio ir veido judesius, juos derina su vairavimo

informacija (automobilio greičiu, vairavimo kryptimi), nustato nukrypimus

nuo eismo juostos ir įsibrovimo riziką į kitas eismo juostas. Sistema, paste-

bėjusi neatsargius vairuotojo veiksmus, įspėjamosiomis lemputėmis, aliarmo

garsais ar vibracija atkreipia vairuotojo dėmesį. Yra tūkstančiai naudojimo

atvejų, kai tinkamai įdiegus ir gavus programinę įrangą naudojančių žmonių

sutikimą, veido atpažinimas padeda sukurti saugesnę aplinką tiek kelionėse,

tiek namuose. Nors pasitaiko pavienių atvejų, kai veido atpažinimas naudo-

jamas netinkamai, kelia grėsmę mūsų asmeniniam privatumui, reikia nepa-

miršti daugybės veido atpažinimo technologijų teikiamų pranašumų.

Veido atpažinimas plačiai naudojamas mažmeninės prekybos sektoriuje,

siekiant paspartinti sukčiavimo ir vagysčių tyrimus bei apdoroti vaizdo įrašus

iš kelių šaltinių, ar siekiant nustatyti dominančius asmenis. Be to, ši techno-

logija naudojama lojalumo programose dalyvaujantiems klientams identifi-

kuoti ir suasmenintoms paslaugoms teikti, taip pat paspartinti apmokėjimo

parduotuvėje procesą.

Žaidimų sektoriuje veido atpažinimas dažniausiai naudojamas problemi-

niams lošėjams aptikti realiuoju laiku, kad jie būtų identifikuoti kuo greičiau

ir nespėtų padaryti žalos.

Sporto varžybose ar stadionuose vykstančiuose renginiuose veidų atpa-

žinimas taikomas bilietų pardavimui stebėti, įeinančiųjų į renginį patikroms,

siekiant aptikti susirūpinimą keliančius asmenis. Nustačius tvarkos pažeidė-

jus, apsaugos darbuotojai įspėjami automatinėmis įspėjimo priemonėmis.

Veido atpažinimo tyrimai prasidėjo tik prieš šešis dešimtmečius, tačiau

veido atpažinimo svarba pripažįstama plačiai, jos pranašumus aktyviai rekla-

muoja suinteresuotosios organizacijos. Vis dėlto, ar tikrai šios naujosios

182

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

technologijos tiktai spindi? Visuomenėje dėl veido atpažinimo jau seniai

kyla įvairių diskusijų ir nesutarimų. Šalininkai teigia, kad ši technologija

yra veiksminga priemonė sugauti blogiukus ir patikrinti, kas, kaip sakome,

esame patys. Policijos, privačių seklių, specialiųjų tarnybų, įvairių kitų

vyriausybinių institucijų rankose veido atpažinimo technologija kelia

grėsmę asmens privatumui, saviraiškos laisvei, informacijos saugumui ir

socia liniam teisingumui. Veido vaizdo duomenys yra ypatingieji duome-

nys, nes yra unikalūs ir gali būti susieti su daugeliu kitų asmeniui svarbių

duomenų. Kiekvieno asmens veidas yra unikalus identifikatorius, kurio

negalima „palikti namuose“ arba pakeisti kaip pavogto slaptažodžio. Jei

duomenys bus pažeisti, atsiras daug didesnė asmens tapatybės vagystės rizika,

nes biometrinių duomenų negalima pakeisti ar atsisakyti. Technologijos

priešininkai nurodo nemažai veido atpažinimo technologijų trūkumų:

i) kelia grėsmę privatumui; ii) pažeidžia asmens teises ir laisvę; iii) galimas

asmens duomenų pažeidžiamumas; iv) atsiranda galimybė sukčiauti ar kitaip

piktnaudžiauti; v) klaidos gali įklampinti nekaltus žmones; vi) technologi-

jomis galima manipuliuoti; vii) informuoto sutikimo ir skaidrumo stoka;

viii) galimybė naudoti masiniam sekimui; ix) neefektyvi teisinė pagalba;

x) įsilaužėliai gali pavogti asmens duomenis; xi) technologija vis dar nauja

ir nebrandi. 2020 m. buvo įsilaužta į Kinijos Vyriausybės veido atpažinimo

paslaugą ir per suklastotas mokesčių sąskaitas faktūras pavogti milijonai

dolerių. Įsilaužėliai manipuliavo maskavimosi ir apsimetinėjimo priemo-

nėmis, asmens duomenimis ir juodojoje rinkoje įsigytomis didelės raiškos

nuotraukomis. Nors daugelis mano, kad naudojantis veido atpažinimo tech-

nologijomis gali būti saugiau patekti į verslo vietas ar registruotis į įvairius

renginius, apsisaugoti nuo sukčiavimo bankomatuose ar prisijungiant prie

interneto paskyrų, priešininkai mano, kad šie pranašumai yra neverti priva-

tumo rizikos, taip pat jie nepasitiki sistemomis ar jas valdančiais žmonė-

mis. Baiminamasi, kad technologija bus sąmoningai naudojama šališkai

ir pažeidžiant teises. Pavyzdžiui, skeptikai baiminasi, kad vyriausybės gali

taikyti veido atpažinimo funkciją kaip masinio mažumų ar disidentų grupių

stebėjimo priemonę. Net ir demokratinėse valstybėse nesibodima naudoti

šių technologijų stebint valdančiųjų priešininkus, o totalitarinėse valstybėse

šios technologijos naudojamos beatodairiškai.

183

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Viena privati JAV veido atpažinimo bendrovė turi 30 mlrd. vaizdų,

nukopijuotų iš tokių platformų kaip „Facebook“ ir naudojamų be asmenų

leidimo. Ši įmonė atliko beveik milijoną JAV policijos paieškų. Bendrovei

Europoje ir Australijoje ne kartą buvo skirtos milijoninės baudos už

privatumo pažeidimus. Sistema leidžia teisėsaugos pareigūnui įkelti veido

nuotrauką ir surasti atitikmenis milijardų surinktų vaizdų duomenų bazėje.

Policija patvirtino, kad šią programinę įrangą naudoja aiškinantis visų rūšių

nusikaltimus – nuo žmogžudysčių iki vagysčių iš parduotuvių. Kritikai teigia,

kad beveik nėra įstatymų, kuriais būtų reglamentuojamas policijos atliekamo

veido atpažinimo naudojimas. Nors yra dokumentais pagrįstų atvejų, kai

policija supainiojo tapatybę pasitelkdama veido atpažinimą, tačiau tyrimai

rodo, kad atpažinimo tikslumas yra beveik 100 %. Yra nuomonių, kad kai

privati įmonė internete be žmonių sutikimo naudoja jų veido atvaizdus, kyla

didžiulė piliečių laisvių ir pilietinių teisių problema, todėl tokią privačią

veiklą reikėtų drausti.

Veido atpažinimo technologijos pasitelkiamos ne tik asmens veidui

aptikti, bet ir veidui ar išraiškai pakeisti. Aptikti asmens veido pakaitalus

sunku. Nors, kai padirbinėjimo algoritmas sukuria pakeistą veido išraišką,

naujas vaizdas ne visada atitinka žmogaus galvos geometriją, apšvietimo sąly-

gas ar atstumą iki fotoaparato. Padirbinėjimo procesas palieka skaitmeninius

pėdsakus, leidžiančius tyrėjams aptikti padirbtus vaizdo įrašus.

Šiandien visi jutikliniai telefonai turi veido atpažinimo funkciją. Labai

didelį nerimą kelia vaizdo stebėjimo kameros, kurias diegia beveik visos

organizacijos, mažmeninės prekybos parduotuvės ir net kai kurie piktavaliai

asmenys. Tokios slaptos kameros gali būti įrengtos net miegamajame ar

vonios kambaryje. Įvairios slaptas kameras naudojančios organizacijos ne tik

užkerta kelią vagystėms ir apiplėšimams, bet ir saugo asmenų veido bruožus

savo duomenų bazėse. Tokie vaizdai ar duomenys vėliau gali būti panaudoti

be asmens žinios ir ne visada jų naudojimas gali būti asmeniui palankus ar

padidinti jo saugumą. Nors veido atpažinimas yra puiki funkcija, reikia nepa-

miršti svarbiausio dalyko – tikrasis veido atpažinimas yra vis dėlto daugiau

neigiamas technologijų poslinkis! Skepticizmas, mokslinio metodo šerdis,

reikalingas tam, kad iš fantastikos būtų galima atskirti faktus apie tai, ką iš

tikrųjų gali padaryti veido atpažinimo technologijos ir kokiu mastu.

184

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

5.7. Virtualioji (dirbtinė) tikrovė

Virtualioji tikrovė (VT) – kompiuteriu sugeneruota trimatė aplinka, su kuria vartotojas sąveikauja naudodamas specialiąją techninę įrangą (5.25 pav.).

Virtualiojoje tikrovėje realaus pasaulio vaizdas yra nematomas, t. y. aplinka

sudaryta tik iš kompiuterio realiuoju laiku sugeneruotos grafikos, teksto,

garso ar kitų virtualių dirgiklių. Vienas pagrindinių VT tikslų yra pabrėžti

specifines fizinio pasaulio ypatybes ar savybes, geriau jas suprasti ir gauti

įžvalgas, kurias galima pritaikyti realiame pasaulyje. Virtualiosios tikrovės

technologijos naudojamos žaidimams ir pramogoms, medicinoje, švietime,

versle, archeologijoje, architektūroje, astronomijoje.

Pirmosios virtualiosios tikrovės užuomazgos aptinkamos jau

1838-aisiais, kai Didžiosios Britanijos fizikas Charlesas Wheatstoneʼas

aprašė gylio ir trimatės struktūros suvokimą. Šis suvokimas padėjo jam

sukurti ankstyvąjį stereoskopą. 1901 m. L. Frankas Baumas pirmą kartą

paminėjo idėją apie elektroninį ekraną / akinius, kurie perkelia duomenis į

realų gyvenimą. XX a. aštuntajame ir devintajame dešimtmečiais Kanados

mokslininkas Steveʼas Mannas suformulavo tarpininkaujančios realybės

koncepciją, naudodamas kameras, procesorius ir ekranų sistemas. 1962 m.

5.25 pav. Nusileidimo parašiutu simuliacija, pasitelkiant

virtualiosios realybės akinius (VR-Helm.jpg. Viešo naudojimo)

185

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

kino prodiuseris, režisierius Mortonas Heiligas sukūrė vaizdo, garso, vibra-

cijos ir kvapo simuliatorių, t. y. pirmąją VT mašiną „Sensorama“. 1968 m.

amerikiečių informatikas Ivanas Saderlandas Harvardo universitete sukūrė

pirmuosius virtualiosios tikrovės akinius, pavadintus „Damoklo kardas“

( The Sword of Damocles). Šie akiniai buvo nepatogūs, per sunkūs ir prika-

binami prie lubų. 1980 m. Kanados mokslininkas S. Mannas išrado pirmąją

nešiojamąją kompiuterinio matymo sistemą su tekstu ir grafikos priemo-

nėmis. 1992 m. JAV išradėjas Louisas Rosenbergas Jungtinių Valstijų oro

pajėgų tyrimų laboratorijoje sukūrė vieną pirmųjų veikiančių virtualio-

sios tikrovės sistemų – Virtual Fixtures. 1995 m. Sai Ravela ir kiti tyrėjai Masačusetso universitete pristatė regėjimu pagrįstą monokuliarines kameras naudojančią sistemą, kuri leido stebėti objektus įvairiose projekcijose.

2000 m. JAV Rokvelo tarptautinis mokslo centras pademonstravo nešio-

jamas virtualiosios tikrovės sistemas, priimančias analoginį vaizdą ir 3D

garsą belaidžiais radijo dažnio kanalais. 2012 m. pristatyta interaktyvi VT

žaidimų platforma Lyteshot, kurioje žaidimų duomenims gauti naudojami

išmanieji akiniai. 2019 m. „Microsoft“ pristatė HoloLens 2 virtualiosios tikrovės sistemą, kurioje buvo atlikti reikšmingi regėjimo lauko ir ergono-mikos patobulinimai (5.26 pav.).

5.26 pav. Darbas virtualios sąsajos

aplinkos stotyje (THE VIEW (Virtual

Reality).jpg. Viešo naudojimo)

186

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Galimas virtualiosios tikrovės taikymas

Virtualiosios tikrovės taikymo sritys gali būti labai įvairios – nuo žaidimų ar

pramogų iki medicinos, edukacijos ir verslo (Boas, Y. A. G. V., 2013). Kaip

dažniausiai būna, naująja technologija pirmiausia susidomėjo kariškiai.

Ankstyvojo virtualiosios tikrovės pritaikymo pavyzdys buvo teleskopų

operatoriams sukurta sistema, padedanti identifikuoti palydovus ir nustatyti

bei kataloguoti potencialiai pavojingas kosmines šiukšles (Abernathy, M. ir kt.,

1993). Nuo 2003 m. JAV kariuomenė VT sistemą integravo siekiant padėti

operatoriams aptikti žmones ar lankytinas vietas. Sistema sujungė fiksuotą

geografinę informaciją (gatvių pavadinimus, lankytinas vietas, oro uostus ir

geležinkelius) su tiesioginiu vaizdo įrašu iš kameros sistemos. Sistema realiuoju

laiku rodo draugo / priešo / vietos žymeklius, susietus su tiesioginiu vaizdo

įrašu, todėl operatorius gali geriau suvokti situaciją. Mūšyje VT gali tarnauti

kaip tinklo ryšio sistema, kuri realiuoju laiku pateikia naudingus mūšio lauko

duomenis į kario akinius. Žvelgiant iš kario pusės, žmonės ir įvairūs objek-

tai gali būti pažymėti specialiais indikatoriais, įspėjančiais apie galimus pavo-

jus. Virtualieji žemėlapiai ir 360° vaizdo kameros vaizdai taip pat gali būti

pateikiami, kad padėtų kariui naviguoti ir matyti mūšio lauko perspektyvą

(Cameron, Ch., 2010). Dar viena virtualiosios tikrovės sistema naudojama JAV

armijos nepilotuojamose oro sistemose. Virtualioji tikrovė gali būti veiksminga

priemonė, leidžianti nustatyti amunicijos saugyklas, atstumus tarp jų, vizuali-

zuojant rizikos zonas (Slyusar, V., 2019). Remiantis suvokimo ir motorikos tyri-

mais eksperimentinėje psichologijoje, mokslininkai, naudodami virtualiosios

tikrovės sukurtas skrydžio trajektorijas danguje, moko studentus, kaip nutup-

dyti lėktuvą, naudojant skrydžio treniruoklį. Šiuo metodu mokomi studentai

parengiami greičiau, negu naudojant vien tik įprastą treniruoklį. Virtualiosios

tikrovės sistema gali padidinti navigacijos įrenginių efektyvumą. Informacija

gali būti rodoma ant automobilio priekinio stiklo, nurodant kelionės kryptis,

orą, reljefą, lankytinas vietas, kelio sąlygas, eismo informaciją, taip pat perspėjimus apie galimus pavojus kelyje. Jūrų laivuose virtualioji tikrovė leidžia laivave-

džiams nuolat gauti ir stebėti informaciją apie laivo kursą, greitį judant uostuose

ar atliekant kitas užduotis. NASA naudojo hibridinę sintetinio matymo

sistemą, kuri buvo naudinga esant ribotam matomumui. Pavyzdžiui, kai vaizdo

187

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

kameros langas apšalo, astronautai galėjo pasikliauti virtualiosios tikrovės vaiz-

dais, kurie užtikrino geresnę erdvėlaivio navigaciją skrydžio bandymų metu

1998–2002 m. (Delgado, F. ir kt., 1999). Šiandien VT sistemos naudojamos

avarinių situacijų valdymo, paieškos ir gelbėjimo operacijose. Pavyzdžiui, paieš-

kos orlaivis ieško pasiklydusio keliautojo raižytoje kalnų vietovėje. Virtualiosios

tikrovės sistemos suteikia oro operatoriams geografinę informaciją apie miško

kelių ar vietovės pavadinimus, juos susiejus su kameros vaizdo įrašu. Nustačius

vietą, operatorius gali efektyviau nukreipti gelbėtojus į žygeivių buvimo vietą,

nes geografinė padėtis ir orientyrai jau yra aiškiai pažymėti.

Virtualioji tikrovė pasitelkiama vykdant archeologinius tyrimus. Ji

padeda archeologams iš išlikusių struktūrų suformuoti galimas vietovių

konfigūracijas, sukurti kraštovaizdžių, griuvėsių, pastatų ar net senovės

žmonių modelius. Vartotojai gali matyti 3D panoraminius vaizdus skirtin-

guose kasinėjimo etapuose ir tirti kasinėjimo rezultatus neišeidami iš namų.

Architektams virtualioji tikrovė taip pat gali padėti vizualizuoti pastatų

projektus. Kompiuteriu sukurti pastato vaizdai gali būti uždėti ant realios

vietovės vaizdo prieš statant fizinį pastatą. Vartotojai, apžiūrintys pastato

išorę, gali žvelgti ir per sienas, apžiūrėti vidaus objektus ir jų išdėstymą.

Sistema gali būti panaudota atliekant miesto planavimą ir objektų projek-

tavimą (5.27 pav.).

5.27 pav. Rankomis nupiešta moderni vila su baseinu

ir kompiuteriu sukurtas pastato vaizdas (https://

www.istockphoto.com/photo/hand-sketching-

a-designer-villa-with-pool-gm1063723682-

284386753?phrase=Design%20Professional%20Photos)

188

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Pramoninėje gamyboje virtualiosios tikrovės technologijos leidžia efek-

tyviai atlikti mašinos apžiūrą, nes suteikia operatoriams tiesioginę prieigą

prie mašinos apžiūros istorijos. Vis daugiau virtualiosios tikrovės pritaikymo

atvejų susiję su gaminio gyvavimo ciklo aspektais, pradedant gaminio

projektavimu ir naujo produkto pristatymu, baigiant gamyba, aptarnavimu,

priežiūra ir medžiagų tvarkymu. Virtualūs vadovai padeda gamintojams

prisitaikyti prie greitai kintančių gaminių dizaino, nes skaitmeninės

instrukcijos lengviau redaguojamos ir platinamos. Didelės mašinos ar įren-

giniai yra sudėtingi, tačiau pasitelkiant virtualiąją tikrovę operatoriai į įren-

ginį gali žvelgti tarsi su rentgeno spinduliu ir tuoj pat pašalinti atsiradusią

problemą. Tai padidina ir operatoriaus saugumą, nes operatorius būna toliau

nuo pavojingos darbo zonos. Dėl virtualiosios tikrovės operatoriai gali jaus-

tis saugesni, dirbdami šalia didelių pramoninių mašinų, nes operatoriams

suteikiama papildoma informacija apie mašinos būseną, saugos funkcijas,

pavojingas darbo vietos zonas (5.28 pav.). Virtualioji tikrovė leidžia pramo-

niniams dizaineriams susipažinti su gaminio dizainu ir veikimu dar prieš jį

pagaminant. Dizaineriai gali palyginti skaitmeninius maketus su fiziniais

maketais ir nustatyti jų neatitikimus (Verlinden, J. C.; Horvath, I., 2010).

Viena pirmųjų virtualiosios tikrovės taikymo sričių buvo sveikatos prie-

žiūra, siekiant palengvinti chirurginių procedūrų planavimą, praktiką ir

5.28 pav. Pramoniniai robotai ir technologinis fonas (https://

www.istockphoto.com/photo/robotic-arms-technology-

background-gm1339547170-419862853?phrase=robotics)

189

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

mokymą (Mountney, P. ir kt., 2009). Pavyzdžiui, tai gali būti virtualus rent-

geno vaizdas, pagrįstas ankstesne tomografija arba ultragarso ir konfokalinių

mikroskopinių zondų vaizdais realiuoju laiku, auglio padėties vizualizavimas

naudojantis endoskopo vaizdo įrašu ir kita.

Virtualiosios tikrovės technologiją taip pat naudoja ir baldų gaminto-

jai. Jie siūlo programėles, kurios leidžia vartotojams prieš ką nors įsigyjant

peržiūrėti planuojamus pirkti produktus, įvertinti, kaip jie atrodys namuose

(5.29 pav.).

Turistai ir ekskursijų organizatoriai gali pasitelkti virtualiąją tikrovę

norėdami pasiekti realiojo laiko informacinius ekranus apie vietą, jos ypatu-

mus ar funkcijas, istorinius įvykius ir ankstesnių lankytojų pateiktus komen-

tarus ar turinį. Virtualiosios tikrovės programos, susietos su geografinėmis

vietovėmis ar objektais, pateikia informaciją garsu (Kourouthanassis, P. ir

kt., 2014).

Švietimo įstaigose virtualioji tikrovė naudojama papildyti standartinę

mokymo programą. Virtualiosios tikrovės technologijos padeda besimo-

kantiesiems įsitraukti į autentišką tyrinėjimą realiame pasaulyje, o virtualūs

objektai, tokie kaip tekstai, vaizdo įrašai ir paveikslėliai, yra papildomi

5.29 pav. Naudojant skaitmeninį planšetinį kompiuterį su VT

interjero dizaino programine įranga galima išsirinkti norimus

namų baldus (https://www.territory-influence.com/wp-

content/uploads/2022/03/Website-BP-Illustration-21.jpg) 190

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

elementai, padedantys besimokantiesiems tirti realaus pasaulio aplinką.

Kompiuterinis istorinių įvykių modeliavimas leidžia studentams tyrinėti

ir sužinoti kiekvienos reikšmingos įvykio vietos srities detales. Anatomiją

studijuojantys studentai gali vizualizuoti skirtingas žmogaus kūno sistemas.

Anatominių struktūrų mokymosi įrankio naudojimas praplečia besimo-

kančiojo žinias ir suteikia vidinės naudos, nes leidžia labiau įsitraukti į

nagrinėjamą temą.

Virtualioji tikrovė taip pat yra būdas tėvams ir mokytojams pasiekti šiuolai-

kinio ugdymo tikslus, kurie galėtų apimti labiau individualizuotą ir lankstesnį

mokymąsi, glaudesnį ryšį tarp to, kas mokoma mokykloje ir realaus pasaulio,

bei padėti mokiniams labiau įsitraukti į savarankišką mokymąsi. Popierinės

mokslo knygų iliustracijos gali atgyti kaip vaizdo įrašas, nereikalaujant, kad

vaikas naršytų žiniatinklyje.

Virtualioji tikrovė gali padėti plėtoti vizualųjį meną muziejuose, nes

muziejų lankytojai savo telefonų ekranuose turi galimybę įvairiais aspektais

peržiūrėti galerijų meno kūrinius. Virtualiosios tikrovės technologija padėjo

sukurti akių sekimo technologiją, kuri neįgaliojo akių judesius ekrane paverčia

piešiniais.

Virtualioji tikrovė gali būti naudojama muzikos kūrimo, kūrinių derinimo,

valdymo ir vizualizavimo etapuose. Buvo pasiūlytas naujas muzikos instrumen-

tas, leidžiantis naujokams groti elektronines muzikos kompozicijas, interak-

tyviai miksuojant ir moduliuojant jų elementus, manipuliuojant paprastais

fiziniais objektais.

Labai entuziastingai virtualiosios tikrovės technologiją priėmė žaidimų

pramonė. Buvo sukurta daugybė žaidimų, kurie leido vaizdo žaidimų mėgėjams

išbandyti skaitmeninius žaidimus realioje aplinkoje ir patirti naujų įspūdžių.

Skirtingai nei daugelis naujų technologijų virtualiosios tikrovės techno-

logijos, gal todėl, kad jos virtualios, žmonėms didelių grėsmių nekelia. Vis

dėlto, mokslininkai atkreipia dėmesį į kai kurias kylančias grėsmes. Didžiausia

šios technologijos grėsmė susijusi su asmens privatumu. Virtualiosios tikrovės

sistemos renka virtualiosios realybės akiniuose integruotos kameros infor-

maciją apie vartotojo judesius, balsą, garsą ir kita. Dažnai tokie duomenys

registruojami siekiant atpažinti sveikatos sutrikimus. Ši informacija gali būti

renkama net ir tada, kai pats vartotojas to nežino, o surinkti duomenys gali

191

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

būti nutekinti arba parduodami trečiosioms šalims. Baiminamasi, kad atei-

tyje, populiarėjant socialiniam bendravimui virtualiojoje aplinkoje, didės

asmeninės informacijos dalijimosi ar nutekinimo rizika.

Kompiuteriu sukurti vaizdai pagerina ar pagražina realaus pasaulio

objektus. Daugeliui žmonių patinka virtualiosios tikrovės akiniai, nes jie

leidžia pamatyti pasaulį, kokio jie dar niekada nematė. Antra vertus, virtua-

lioji tikrovė kai kuriems žmonėms sukelia į jūrligę panašius simptomus:

pykinimą, galvos svaigimą, dezorientaciją. Tokius simptomus paaiškina

jutiminio konflikto teorija, kuri teigia, kad tokius pojūčius sukelia regos ir

vestibuliarinių pojūčių nesusiderinimas. Pavyzdžiui, kai vartotojas virtua-

liojoje aplinkoje vaikšto, jo akys smegenims siunčia signalus apie judėjimą,

bet virtua liojoje realybėje žmogaus kūnas iš tiesų nejuda. Priklausomai nuo

to, kiek laiko vartotojas praleidžia virtualiojoje erdvėje, šie laikini pojūčiai

stiprėja. Nors ir negalime visiškai ignoruoti neigiamo šių technologijų povei-

kio, vis dėlto, turėtume būti atsargūs (Overby, S., 2019).

5.8. Savavaldės transporto priemonės

Kalbėdami apie automobilius, neišvengiamai turime galvoti ir apie transporto

bei mobilumo ateitį, prie kurios prisideda savavaldžių automobilių atsiradi-

mas. Automatizuotų vairavimo sistemų bandymai atliekami nuo 1920 m.,

tačiau tikri kelio bandymai prasidėjo tik XX a. šeštąjį dešimtmetį. Pirmąjį

pusiau automatizuotą automobilį 1977 m. sukūrė Japonijos specialistai.

Bandomajam automobiliui buvo reikalinga specialiai pažymėta gatvė, o auto-

mobilį valdė dvi kameros ir analoginis kompiuteris. Kūrimo riboženkliais

galima laikyti 1985 m. pademonstruotą judėjimo greitį dviejų juostų kelyje

(31 km/h), kelio kliūčių išvengimą (1986) ir važiavimą bekele dienos ir nakties

metu (1987) (Nuro Set to Be..., 2020). 1995 m. automobilis „NavLab 5“

(JAV) atliko pirmąją autonominę kelionę nuo Pitsbergo (Pensilvanija) iki San

Diego (Kalifornija), t. y. nuo rytinės JAV pakrantės iki vakarinės. Iš 4 585 km

kelio, 4 501 km (98,2 %) automobilis važiavo autonomiškai, vidutiniškai

102,7 km/h greičiu. 2017 m. Kalifornijoje pristatytas visiškai autonomiškas

savavaldis automobilis „Waymo“ (5.30 pav.). Jutikliai suteikia 360 laipsnių

matymo lauką, o trumpojo nuotolio lazeriai aptinka objektus, esančius šalia

192

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

5.30 pav. Savavaldis automobilis „Waymo“, važinėjantis

Kalifornijos gatvėmis, 2017 m. (Waymo self-

driving car front view.gk.jpg. CC BY-SA 4.0)

transporto priemonės ar esančius iki 300 m atstumu. Automobilio radaras

naudojamas norint matyti aplinkines transporto priemones ir sekti judančius

objektus. Savavaldėms transporto priemonėms važiuojant viešaisiais keliais ar

gatvėmis, reikalaujama, kad žmogus stebėtų, ar automobilis veikia tinkamai

ir prireikus perimtų valdymą. 2022 m. „Waymo“ paskelbė pradėsianti taksi be

vairuotojo paslaugas San Fransiske, Kalifornijoje.

Šiuolaikinė automatizuota transporto priemonė turi palaikyti automobilį

eismo juostoje, valdyti jo greitį ir avarinį stabdymą. Minėtos funkcijos

laikomos tik pagalbos vairuotojui technologijomis, nes automobiliui vis

vien dar reikalingas vairuojantis žmogus. Visiškai automatizuotos transporto

priemonės važiuoja savarankiškai, jose vairuotojo nėra. Kai kuriose naujose

transporto priemonėse yra papildomų funkcijų, tokių kaip „Ful -Self Driving“

arba „Drive Pilot“. Jos gali klaidinti, nes vairuotojas gali manyti, kad jo

dalyvavimo valdant automobilį nereikia, tačiau iš tikrųjų vairuotojas turi ir

toliau atlikti vairavimo funkciją (Leggett, Th., 2018). Šių sąvokų painiojimas

gali lemti nelaimingus atsitikimus, tarkim, vieno incidento metu autopilotas

dėl ryškiai apšviesto dangaus nepastebėjo baltos vilkiko priekabos šono ir

nespėjo sustabdyti automobilio (5.31 pav.).

193

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

5.31 pav. Automobilio, naudojusio „Tesla“

autopiloto valdymo programą, avarija (https://

www.bbc.com/news/business-44159581)

Kai kurie gamintojai daugiausia dėmesio skiria autonominiams sunkvežimiams ir furgonams. Sunkvežimių automatizavimas yra svarbus dėl šių labai sunkių transporto priemonių saugos aspektų ir dėl galimybės taupyti degalus.

Jau kuriami autonominiai furgonai, skirti prekybininkams internetu. Tyrimai

rodo, kad prekių paskirstymas makrolygiu (mieste) ir mikrolygiu (paskutinės

mylios pristatymas) galėtų būti efektyvesnis naudojant autonomines trans-

porto priemones, nes, atsižvelgiant į krovinio dydį, yra galimybių naudoti

mažesnes transporto priemones.

Kinija 2015-aisiais vienoje iš provincijų greitkelyje paleido pirmąjį automatinį viešąjį autobusą ir pagamino per 100 automatizuotų, 14 keleivių vietų

mikroautobusų. Nuo 2018 m. Kinijoje teikiamos komercinės automatizuotų

transporto priemonių paslaugos. Naujoji Zelandija planuoja naudoti automa-

tizuotas transporto priemones viešojo transporto eisme. Belgijos, Prancūzijos,

Italijos ir Jungtinės Karalystės miestai planuoja eksploatuoti automatizuotų

automobilių transporto sistemas, o Vokietija, Nyderlandai ir Ispanija leido

atlikti viešus automatizuotų transporto priemonių eismo bandymus.

Įvairios apklausos rodo, kad žmonių požiūris į savavaldžius automobilius

labai skiriasi. 2011 m. JAV ir JK surengtoje apklausoje 49 % respondentų teigė,

kad jie norėtų naudotis automobiliu be vairuotojo. 2012 m. Vokietijoje atlikta

apklausa parodė, kad palankiai šiuos automobilius vertino 22 % respondentų,

194

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

skeptiškai – 44 %, priešiškai – 24 % ir 10 % apklaustųjų buvo neapsisprendę

(Dannenberger, N., 2017). Apklausos rodo, kad Brazilijos, Indijos ir Kinijos

respondentai labiausiai nori pasitikėti automatizuotomis technologijomis.

2015 m. Nyderlanduose atliktas 109 šalių žmonių nuomonės apie automa-

tizuotą vairavimą tyrimas. 22 % buvo nusistatę prieš visiškai automatizuotas

vairavimo sistemas, dalis buvo susirūpinę dėl galimo įsilaužimo į programinę

įrangą, teisinių problemų ir saugumo. Įdomu, kad respondentai iš labiau išsi-

vysčiusių šalių (pagal mažesnę eismo įvykių statistiką, aukštesnį išsilavinimą ir

didesnes pajamas) labiau nerimavo, kad jų transporto priemonė gali perduoti

kitiems jų duomenis. Apklausa parodė, kad 37 % apklaustų automobilių savi-

ninkų „neabejotinai“ arba „tikriausiai“ domisi automatizuoto automobilio

įsigijimu. Apklausos rodo, kad apie 69 % žmonių mano, jog visiškai auto-

matizuotas vairavimas iki 2050 m. pasieks 50 % rinkos dalies (Kyriakidis ir

kt., 2015). 2016 m. JAV atliktos apklausos duomenimis, 66 % respondentų

mano, kad autonominiai automobiliai tikriausiai yra protingesni už vidutinį

vairuotoją, tačiau tik 13 % apklaustųjų nemato šio naujo tipo automobilių

pranašumų. 2019 m. JAV atliktas tyrimas parodė, kad vairuotojai mažiau

pritaria aukštam transporto priemonės autonomijos lygiui ir kad žymiai

mažiau žmonių ketina naudoti labai autonomiškas transporto priemones

(Hewitt, Ch. ir kt., 2019). Vertinant apklausas, matomas žmonių susirūpi-

nimas dėl naujosios technologijos. Pasaulyje kasmet eismo įvykiuose žūsta

šimtai tūkstančių žmonių. Priežasčių daug: nuo kelių kokybės iki vairuotojų

elgesio kultūros (vairavimas apsvaigus nuo alkoholio ar narkotikų, greičio

ribojimų nepaisymas, naudojimasis mobiliosiomis ryšio priemonėmis vairuo-

jant ir kita). 2014 m. Europos Komisijos duomenimis, 2012 m. ES keliuose

žuvo daugiau kaip 28 tūkst. žmonių, o dar keturis kartus daugiau žmonių buvo

sužeisti ir visam laikui tapo neįgalūs. JAV duomenys rodo, kad automobilių

avarijos 2012 m. nusinešė 34 080 žmonių gyvybių ir bent 90 % atvejų šias

netektis lėmė vairuotojo klaidos. Nepaisant šių skaičių, į kol kas retas savaval-

džių automobilių avarijas visuomenė žiūri labai įtariai ir atsargiai.

Nereikia užmiršti, kad šiandien savavaldės transporto priemonės naudo-

jamos įvairiose srityse ir vietose: žemės ūkyje, sandėliuose, prekių perkrovimo

teritorijose ir pan. Traktorius be vairuotojo yra autonominė žemės ūkio trans-

porto priemonė, kuri atlieka žemės dirbimą, pasėlių purškimą ir kitus žemės

195

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

ūkio darbus. Traktorius „dirba“ be žmogaus pačiame traktoriuje. Kaip ir

kitos autonominės transporto priemonės jis savarankiškai stebi savo padėtį,

nustato greitį ir, vykdydamas užduotį, išvengia kliūčių – žmonių, gyvūnų ar

kokių nors lauko objektų (Hest, D., 2012). Traktoriaus be vairuotojo idėja

atsirado dar 1940 m., tačiau tik XX a. pirmaisiais dešimtmečiais ši koncepcija

tapo realybe. Dirbdami be vairuotojo, traktoriai naudoja GPS ir kitas belai-

džio ryšio technologijas, arba, prireikus, nuotoliniu būdu yra stebimi prižiū-

rėtojo, koreguojančio traktoriaus judėjimą ar atliekamą funkciją (5.32 pav.).

Ant traktoriaus sumontuotas jutiklių komplektas, signaliniai žibintai,

vaizdo kameros. Vaizdo kameros stebi aplinką ir registruojamus duomenis

perduoda į pagrindinę valdymo sistemą. Visiškai autonominiai traktoriai gali tiksliai įdirbti žemę ir pasėti sėklas, o tai lemia didesnį derlių. Daugelis užduočių yra automatizuotos, todėl atsiranda papildomų pranašumų, tokių kaip efek-

tyvesnis trąšų paskirstymas, mažesnės kuro ir gamybos sąnaudos. Vairuojant

žmogui, dėl nuovargio, išsiblaškymo ar kokios nors kitos veiklos (pavyzdžiui,

žinučių rašymo darbo metu), padaroma žmogiškų klaidų. Visiškai autonomi-

nis traktorius stebi aplinką lazeriniais jutikliais ir naudodamas dirbtinio inte-

lekto programas išvengia žmogui būdingų klaidų, nuovargio ar išsiblaškymo.

Ateityje šios technologijos leis padidinti darbo efektyvumą dirbant žemę,

5.32 pav. Savarankiškai dirbantys traktoriai purškia

vynuogynų plantacijas (Autonomous compact tractors

in a Texas vineyard, Nov 2012.jpg. CC BY-SA 3.0)

196

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

sodinant, purškiant ar nuimant derlių.

2020 m. Čiuvašijoje (Rusija) sukurtas

traktorius „Uralets 224“ (5.33 pav.).

Robotizuotas ratinis traktorius gali

važiuoti nelygiu reljefu ir vykdyti įvai-

rią žemės ūkio veiklą.

Savavaldžius traktorius kuria

daugelis šalių. „John Deere“ bendrovė

5.33 pav. Autonominis traktorius

(JAV) 2022 m. paskelbė apie autono

„Uralets 224“ (Unmanned tractor

minių elektrinių traktorių gamybą „Uralets-224“ during the „Armiya 2020“

(5.34 pav.). Traktorius „Sesam 2“ turi exhibition (side view).jpg. CC BY-SA 4.0)

1 000 kWh bateriją ir gali veikti visiš-

kai autonomiškai. Dyzelinis variklis

jame pakeistas 130 kWh akumulia-

toriumi ir dviem elektros varikliais,

kurie kartu išvysto 300 kW (400 AG)

galią.

Atrodytų, kad savavaldės trans-

porto priemonės bus sveikintina

žmonijos palaima, tačiau vis atsiranda

5.34 pav. Autonominis elektrinis

kokių nors prieštaravimų, nesusipra-

traktorius (https://www.futurefarming.

timų ar įvairių su tokiomis transporto

com/tech-in-focus/autonomous-semi-

priemonėmis susijusių problemų. autosteering-systems/video-john-deere-

Savavaldė transporto priemonė – tai

shows-autonomous-electric-tractor/)

tokia transporto priemonė, kurią visiš-

kai valdo ir vairuoja dirbtinis intelektas be jokios žmogaus pagalbos. Kad sava-

rankiškai važiuojanti transporto priemonė veiktų saugiai ir tinkamai, ji turi būti

techniškai labai tvarkinga. Tokia transporto priemonė gali turėti tiek kompiu-

terio, tiek fizinių defektų. Be to, valdant pavojingomis oro sąlygomis (stiprus

lietus, rūkas, plikledis ar sniegas) gali kilti nemažai įprastų kelyje pasitaikan-

čių problemų. Tai gali pakenkti savavaldės transporto priemonės jutikliams.

Žmogaus valdomas automobilis gali būti gana prastos būklės, tačiau vairuotojas

vis tiek galės saugiau vairuoti transporto priemonę. Savavaldžiame automobi-

lyje visi jutikliai turi veikti, jie negali būti užblokuoti purvo, blogai sureguliuoti 197

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

ar būti kitaip netinkami, priešingu atveju transporto priemonė turėtų automa-

tiškai neleisti važiuoti. Tarkime, maži vaikai mėgsta žaisti kieme, tačiau kartais

išbėga į gatvę. Reikia tikėtis, kad savavaldžio automobilio dirbtinis intelektas

bus pakankamai geras, kad aptiktų mažus vaikus, kai šie netikėtai iššoka į gatvę.

Patys vaikai galbūt bijos, kad įprasto automobilio vairuotojas jų nematys arba

nesustos, todėl bus atsargesni, tačiau pastebėję savarankiškai važiuojantį auto-

mobilį jie bus labiau įsidrąsinę ir mažiau atsargūs, nes manys, kad dirbtinio

intelekto vairavimo sistemos visada gali laiku juos aptikti ir sustoti.

Savavaldžiams automobiliams būna sunku įvertinti pėsčiųjų, dviratininkų

ir gyvūnų ketinimus, todėl įvairūs kliūčių elgesio modeliai turi būti užpro-

gramuoti vairavimo algoritme. Eismo dalyviams – žmonėms – taip pat tenka

iššūkis įvertinti autonominių transporto priemonių ketinimus, nes nėra vairuo-

tojo, su kuriuo galima užmegzti akių kontaktą ar pasikeisti rankos signalais. Yra

siūloma transporto priemonės išorėje sumontuoti LED ženklus, pranešančius

apie ketinimus, pvz., „dabar važiuoju, nevažiuokite“ arba „laukiu, kol pravažiuo-

site“ ir pan. (Lim, H. S. M.; Taeihagh, A., 2019). 2018 m. JAV žuvo pirmasis

pėsčiasis, susidūręs su savavaldžiu automobiliu. Pėsčiasis kirto gatvę ne perėjoje,

o apie 120 m nuo jos. Kai kurie ekspertai teigia, kad jeigu būtų vairavęs žmogus,

mirtinos avarijos būtų buvę galima išvengti. 2017-aisiais savavaldis keleivinis

autobusas (kuriame buvo keleivių) susidūrė su sunkvežimiu. Nustatyta, kad dėl

avarijos kaltas sunkvežimis, nes jis įvažiavo į stovintį autobusą. Tačiau autobu-

sas nenaudojo jokių apsaugos priemonių, tokių kaip žibintų mirksėjimas ar

garso signalas. Tokijo olimpinėse ir parolimpinėse žaidynėse 2021 m. buvo

pasitelktos savavaldės transporto priemonės. Viena transporto priemonė susi-

dūrė su regos negalią turinčiu pėsčiuoju, kertančiu pėsčiųjų perėją (Statement

Regarding..., 2021), todėl žaidynių organizatoriams teko skubiai koreguoti šios

transporto priemonės naudojimo taisykles.

Savavaldis automobilis turi daug jutiklių, įskaitant vaizdo kameras,

radarą, lidarą, termovizinius, ultragarsinius ir kitokius prietaisus. Tikėtina,

kad jutikliai gali įrašyti viską, kas vyksta, pavyzdžiui, kai automobilis stovi

priešais kaimyno namą: galima šiek tiek „pašnipinėti“ kaimyną, pavyzdžiui,

sužinoti, kada jis pareina ar išeina iš namų.

Įprastas automobilis iš stovėjimo vietos pajuda ne daugiau kaip kelis

kartus per dieną – tai kelionė į biurą, važiavimas į maisto prekių parduotuvę,

198

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

kelionė nuvežti ar pasiimti vaikų į mokyklą ar darželį. Toks automobilis

nenaudojamas apie 95 % ar daugiau laiko. Trumpai tariant, tai yra apgailėti-

nai menkas, brangus turto naudojimas. Turint savavaldį automobilį, tikėtina,

kils noras, kad jis būtų kuo daugiau naudojamas. Autonominių automobilių

atveju automobilis bus pasiekiamas visą parą septynias dienas per savaitę. Tai

reiškia, kad savavaldis automobilis, galėdamas veikti visą parą (pavyzdžiui,

atlikdamas pavėžėjimo paslaugą), gali uždirbti savininkui nemažus pinigus.

Nors automatizuotos vairavimo sistemos turi didelį potencialą pagerinti

kelių transporto saugumą ir efektyvumą, susiduriama su nemažai išbandymų

ir sunkumų, susijusių su visuomenės suvokimu ir priėmimu, teisinės atsako-

mybės problemomis ir sistemų saugumu bei kontrole. Kol kas visuomenėje

vyrauja kelios nuomonės dėl savavaldžių transporto priemonių: dalis žmonių

pritaria automatizuoto vairavimo idėjai, tačiau dauguma žmonių nenorėtų

prarasti vairavimo malonumo. Savavaldžių automobilių įsigalėjimas prana-

šauja geriausius, o gal ir blogiausius laikus, atsižvelgiant į tai, kaip bus naudo-

jamos ir diegiamos naujausios pažangios dirbtinio intelekto technologijos.

5.9. Klastotės

Išmanusis ( gilusis) klastojimas yra mašininė sintetinės medijos technologija, naudojama tekstui ir vaizdo įrašams generuoti ar jais manipuliuoti. Neįgudusiai

akiai jie gali pasirodyti gana realistiški ir turėti reikšmingų pasekmių kultūrai,

geopolitikai ir saugumui. Netikro turinio kūrimo veiksmas nėra naujas, tačiau

dabartinės klastotės naudoja mašininio mokymosi ir dirbtinio intelekto tech-

nologijas, ir, manipuliuodamos jomis, sukuria apgaulingą vaizdo ir garso turinį

(Kietzmann, J. ir kt., 2020). Dirbtinis intelektas ir mašininis mokymasis yra koja

kojon žengiantys fenomenai. Mašininis mokymasis yra viena iš dirbtinio inte-

lekto atšakų, apmokančių tam tikrus algoritmus, naudojantis dideliais duomenų

kiekiais, atlikti specifines užduotis. Tai – ne paprasti duomenys, o savotiš-

kos instrukcijos, kuriose atsispindi su minėtomis užduotimis susijusi patirtis.

Išsirinkus tam tikrą algoritmą, labiausiai atitinkantį sprendžiamą problemą, jam

yra perduodami dideli kiekiai informacijos. Pagal šias instrukcijas, algoritmas

pradeda mokytis atlikti daug panašių vienos srities užduočių, o įsisavinus infor-

maciją, jis įgyja savotišką nuojautą, kaip vykdyti šias užduotis (Fletcher, J., 2018).

199

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Manipuliavimas nuotraukomis buvo sukurtas XIX a. ir netrukus buvo

pritaikytas kino filmams (5.35 pav.). XX a. technologijos nuolat tobulėjo, o

atsiradus skaitmeniniams vaizdo įrašams, jos tobulėjo dar sparčiau (5.36 pav.).

Giliojo klastojimo technologiją mokslininkai sukūrė apie 1990-uosius

metus, o vėliau šias technologijas vystė interneto vartotojai (Harwel , D.,

2019). Atliekant akademinius išmaniųjų klastočių tyrimus, kuriami klasto-

čių kūrimo ir atpažinimo metodai, nagrinėjamos socialinės, etinės ir estetinės

klastočių pasekmės. Kalbant apie vaizdo klastojimą, į lietuvių kalbą angliškas

terminas „deepfake“ verčiamas įvairiai: veiksmo pavadinimas galėtų būti išma-

nusis vaizdo klastojimas, sintetinis vaizdo klastojimas, sintetinė vaizdo sankaita,

sintetinė vaizdakaita; atitinkamai rezultatas būtų išmanioji vaizdo klastotė,

sintetinė vaizdo klastotė. Išmaniosios vaizdo klastotės, arba vadinamosios gilio-

sios klastotės, sulaukė didelio dėmesio, nes jos gali būti naudojamos kuriant

vaikų seksualinio išnaudojimo klastotes, įžymybių pornografinius vaizdo

įrašus, netikras naujienas, apgaulę, patyčias ir finansinį sukčiavimą. Nors išma-

niosios klastotės paprastai suvokiamos kaip pagrindinė susirūpinimą kelianti

5.35 pav. Sudėtinis trijų originalių Belgijos nuotraukų iš Pirmojo pasaulinio karo fotomontažas (Episode after Battle of Zonnebeke 1918 Hurley.jpg. CC BY-SA 3.0)

200

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

5.36 pav. 16 nuotraukų, apdorotų skaitmeniniu būdu, fotomontažas

(Photomontage (Forggensee Panorama) -2.jpg. CC BY-SA 3.0)

technologinė plėtra, mažiau žinoma apie vadinamąsias sekliąsias klastotes (angl.

Shallowfake) (Arnold, 2020). Sekliosios klastotės, priešingai negu giliosios, manipuliuoja medijos turiniu nenaudodamos mašininio mokymosi technologijos

ir algoritminių sistemų. Vietoj jų sekliosios klastotės naudoja paprastą vaizdo

redagavimo programinę įrangą, kuri padeda keisti esamos medijos turinį.

Šiandien yra dirbtinio intelekto sistemų, galinčių parašyti netikrų

naujienų straipsnį tik iš antraštės. Tokios sistemos geba kurti labiau tikėtinus

straipsnius nei tai daro realūs žmonės. Programos sukuria labai įtikinamas

gerų naujienų straipsnių ir grožinės literatūros kūrinių „teksto klastotes“. Kai

netikri straipsniai reklamuojami ir teikiami kaip tikri, tai gali turėti rimtų

padarinių asmenims, įmonėms ir vyriausybėms.

Išmaniosios klastotės gali būti naudojamos siekiant šantažuoti ar mela-

gingai apkaltinti. Kadangi klastotės negali būti patikimai atskirtos nuo

tikrų faktų, tikrojo šantažo aukos gali teigti, kad šmeižikiška informacija

yra padirbta, todėl ją galima paneigti. Naudojant grafikos apdorojimo

įrangą galima sukurti didžiulį šantažo turinį bet kokiam skaičiui subjektų

(Tayler, K. M.; Harris, L. A., 2021).

2017 m. internete pasirodė giliojo klastojimo pornografija, o nuo

2019 m. daugelyje internetinių filmų galima išvysti pornografijos su įžymy-

bėmis, kurių atvaizdai paprastai naudojami be jų sutikimo. Klastotės gali būti

pasitelkiamos šantažuojant išrinktus pareigūnus arba gerai žinomus politikus,

201

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

turinčius prieigą prie įslaptintos informacijos, siekiant sumenkinti jų įvaizdį,

šnipinėti ar daryti įtaką. 2020 m. per JAV prezidento rinkimų kampaniją pasi-

rodė daugybė klastočių, skelbiančių, kad Joe Bidenas yra neįgalus – užmiega

per interviu, nusišneka ar klaidingai kalba. 2020 m. „Facebook“ paskelbė

padirbtą Belgijos ministrės pirmininkės vaizdo įrašą, kuriame reklamuoja-

mas galimas ryšys tarp miškų naikinimo ir COVID-19. Daugelis „Facebook“

vartotojų pamanė, kad vaizdo įrašas yra tikras. Per 24 val. jis sulaukė daugiau

nei 100 000 peržiūrų ir daugybės komentarų (Holubowicz, G., 2020).

Išmaniojo klastojimo kūriniai plačiai naudojami satyroje arba parodijuojant

įžymybes ir politikus. 2020 m. atsirado internetinis memas. Jame naudojamos

giliosios klastotės, skirtos sukurti vaizdo įrašus, kuriuose suklastoti žmonės

atlieka muzikinius kūrinius. Išmanusis klastojimas pradėtas naudoti ir popu-

liariose socialinės žiniasklaidos platformose. Vartotojai gali pakeisti savo

veidus filmų ir televizijos laidų personažų veidais. Giliojo klastojimo fotogra-

fijos gali būti naudojamos kuriant neegzistuojančius žmones, kurie yra akty-

vūs tiek internete, tiek tradicinėje žiniasklaidoje (Chesney, R.; Citron, D. K.,

2018). Garso klastotės jau buvo taikomos kaip socialinės inžinerijos sukčia-

vimo dalis, siekiant klaidinti žmones, manančius, kad jie gauna nurodymus iš

patikimo asmens (Statt, N., 2019). Giliojo klastojimo kūriniai gali būti panau-

doti šmeižtui, apsimetinėjimui ir dezinformacijai skleisti. Kyla pavojus, kad

žmonija gali nebegebėti nustatyti, ar medijos turinys atitinka tiesą, ar tai yra

klastotė. Klastojimo technologijų problema nėra vien techninė, nes ją galima

spręsti tik pasitikint informacijos šaltiniais ir žurnalistų garbės kodeksu. Dėl

sparčios dirbtinio intelekto ir kompiuterinės grafikos pažangos labai greitai

tikrų vaizdo įrašų nebeatskirsime nuo padirbtos klastotės. Išmaniosios klas-

totės jau šiandien yra visuomenės rūpestis, nes jos neišvengiamai išsivystys

tiek, kad jas bus galima generuoti automatiškai, o jas kuriantis asmuo galės

paskleisti milijonus padirbtų vaizdo įrašų (Bode, L. ir kt., 2021).

Dažnai klastotės yra skirtos vienam asmeniui arba jo santykiams su

kitais, tikintis sukurti pasakojimą, kuris paveiktų visuomenės nuomonę ar

įsitikinimus. Tai daroma naudojant balsą, manipuliuojant garsu, sukuriant

netikrus telefono skambučius ar pokalbius (Bateman, J., 2020). 2020 m. buvo

pristatyta metodika, kaip panaudoti šviesos atspindžius vaizduojamų žmonių

akyse, kad būtų galima pastebėti gilias klastotes, net nenaudojant dirbtinio

202

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

intelekto įrankių (Kishore, A., 2019). Dar kiti naudoja blokų grandinės tech-

nologiją, kad patikrintų žiniasklaidos šaltinį. Pasitelkiant šią technologiją,

būtų patvirtinti tik vaizdo įrašai iš patikimų šaltinių, o tai sumažintų galimai

žalingos padirbtos žiniasklaidos plitimą. Siekiant kovoti su išmaniosiomis

klastotėmis, buvo pasiūlyta skaitmeniniu būdu pasirašyti visus vaizdo įrašus

ir vaizdus, padarytus fotoaparatais ir vaizdo kameromis ar išmaniaisiais tele-

fonais. Tai leidžia atsekti kiekvienos nuotraukos ar vaizdo įrašo kūrėją. Vienas

labai paprastas būdas atskleisti, ar atsiųstas vaizdas yra tikras – paprašyti siun-

tėjo pajudėti ar pasisukti šonu. Kalbant apie vaizdo įrašų padirbinėjimus, šiuo

metu jie yra geros „dirbtinės kokybės“ (5.37 pav.).

Geriausias žmonių ginklas, norint nustatyti, ar vaizdo įrašas yra tikras – ne

tik mokėti atpažinti klastotes, bet ir gebėti pripažinti tą nemalonų jausmą,

kad tai, ką matome, ne visada yra tikra. Paprastai tariant, sėkmingas netikrų

sugeneruotų klastočių aptikimas yra pagrįstas gebėjimu atpažinti pasikar-

tojančius modelius, sukurtus naudojant algoritmus. Dauguma išmaniųjų

klastočių sukuriamos kompiuteriniam algoritmui parodant daug to asmens

vaizdų. Kompiuteris, naudodamas tai, ką matė, sugeneruoja naujus veido

vaizdus. Jeigu asmens balsas yra susintetinamas, taip pat gali atrodyti, kad

tai ne klastotė, o realiai kalbantis žmogus. Vaizdo įraše, kuriame užfiksuotas

tikras žmogus, matyti, kaip jo veido elementai juda erdviškai (3D), tačiau

5.37 pav. Tikras (kairėje) ir suklastotas (dešinėje) vaizdas

(https://www.zee5.com/articles/all-you-need-to-know-

about-deepfakes-and-why-they-are-dangerous)

203

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

giliųjų klastočių algoritmai dar negali sukurti veidų 3D formatu. Vietoj jų

algoritmai sukuria įprastą dvimatį veido vaizdą, o tada bando pasukti, pakeisti

dydį ir iškraipyti vaizdą taip, kad jis atitiktų kryptį, į kurią asmuo turi žiūrėti.

Žmonėms kyla pagrįstų klausimų, susijusių su klastotėmis, pavyzdžiui,

kaip suderinti žodžio laisvės apsaugą, meninės išraiškos laisvę ir tinkamą

technologijų naudojimą? Kokiu mastu (ir kokiu būdu) socialinės žinia-

sklaidos platformos ir vartotojai turėtų būti atsakingi už kenkėjiško, suklas-

toto turinio sklaidą ir poveikį? Kiek brandžios yra reguliuojančių institucijų

pastangos sukurti automatizuotus giluminių klastočių aptikimo įrankius?

Bet kuriuo atveju giliosios klastotės ir mūsų gebėjimas užtikrinti, kad

jos nebūtų panaudotos piktavališkai, yra tema, kurią verta aptarinėti, kol

technologija dar nepažengė iki tokio lygio, kai išleisto džino jau nebus galima

įvilioti atgal į butelį.

Kaip ir kitos technologijos, klastotės nesustabdomai skverbiasi į daugelio

žmonių gyvenimą. Klastočių kūrimą galima vertinti ir teigiamai, ir neigiamai,

nes ne visada jos atneša žalą žmonėms, tačiau neįvertinti jų keliamo pavojaus

taip pat negalima.

5.10. Daiktų internetas

Daiktų internetas (DI) techninėje literatūroje ir populiariojoje žiniasklaidoje apibrėžiamas įvairiai. Kiekvienas apibrėžimas atspindi skirtingą požiūrį ir

skirtingus interesus. Nors nėra universalaus daiktų interneto apibrėžimo, šie

skirtingi apibrėžimai išryškina bendrus daiktų interneto bruožus ir gali padėti

suprasti jo stipriąsias ir silpnąsias puses, kartu suteikiant geresnį supratimą apie didžiulį daiktų interneto poveikį mūsų gyvenimui. Be to, reikėtų pažymėti,

kad apibrėžti daiktų internetą sunku dėl daugelio priežasčių. Viena jų, kad

daiktų internetas turi daugybę taikomųjų programų – nuo tiekimo grandinių

stebėjimo iki traukinių sustabdymo ir namų apšvietimo, o tai apima visus

ekonominius ir socialinius kasdienio gyvenimo aspektus ir keičia žmonių

sąveiką su juos supančiu pasauliu. Kita priežastis – daiktų internetas apima

programinę ir aparatinę įrangą, įvairius protokolus ir standartus, įrenginius ir

tinklus, saugyklas, analizę, automatizavimą ir daugybę kitų temų, tokių kaip

dirbtinis intelektas, dideli duomenų masyvai ar menama realybė, todėl suprasti

204

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

patį daiktų internetą dar sunkiau. Nuo 1999 m. spaudoje galima rasti net 139

daiktų interneto apibrėžimus (Lapenna, S., 2022). Pagal vieną apibrėžimą, daiktų internetas yra „fizinių objektų arba „daiktų“ tinklas, integruotas su

elektronika, programine įranga, jutikliais, pavaromis ir jungtimi, kad objektai

galėtų keistis duomenimis su gamintoju, operatoriumi ir (arba) kitais prijung-

tais įrenginiais“ (Gillis, A. S., 2021). Pagal kitą apibrėžimą – tai „dinamiška pasaulinio tinklo infrastruktūra su savaiminio konfigūravimo galimybėmis,

pagrįsta standartiniais ir sąveikiais ryšio protokolais, kur fiziniai ir virtualūs

„daiktai“ turi tapatybes, fizinius požymius, virtualias asmenybes bei išmanią-

sias sąsajas ir yra sklandžiai integruoti į informacinį tinklą“ (Wortmann, F.;

Flüchter, K., 2015). Tikimasi, kad daiktų internete „daiktai“ taps aktyviais

verslo, informacijos ir socialinių procesų dalyviais, kur jie galės sąveikauti ir

bendrauti tarpusavyje bei su aplinka, keisis duomenimis ir informacija apie

supančią aplinką, reaguos į „realaus / fizinio pasaulio“ įvykius ir darys jiems

įtaką. Visa tai vyks žmogui įsikišant tiesiogiai arba be jo įsikišimo.

Daiktų internetas per pastaruosius kelerius metus sparčiai augo, o

prognozės rodo, kad ateityje jis augs dar sparčiau. Tai gali atrodyti šiek tiek

perdėta, bet vargu ar būna dienų, kai nesusiduriame su daiktų internetu. Kai

išgirstate terminą „daiktų internetas“, kokia pirma mintis šauna, kas tai yra?

Atsitiktinai paklaustas praeivis turbūt atsakys, kad tai internetinė kokių nors

prekių paieška, užsakymas ir pirkimas.

Trumpai tariant, daiktų internetas veikia taip: i) įrenginiai turi aparatinę

įrangą, pvz., jutiklius, kurie renka duomenis; ii) jutiklių surinkti duomenys

bendrinami per debesiją ir integruojami naudojantis programine įranga;

iii) programinė įranga analizuoja ir perduoda duomenis vartotojams.

Daiktų internetas yra bet kurio įrenginio (turinčio įjungti / išjungti

jungiklį) prijungimo prie interneto ir kitų prijungtų įrenginių koncepcija.

Daiktų internetas apima nepaprastai daug įvairių formų ir dydžių

objektų – nuo savavaldžių automobilių, kurių sudėtingi jutikliai aptinka

jų kelyje esančius objektus, iki išmaniųjų mikrobangų krosnelių, kurios

automatiškai reikiamu laiku pašildo maistą, ar nešiojamųjų kūno stebėjimo

prietaisų, kurie matuoja širdies ritmą ar tą dieną nueitų žingsnių skaičių ir

pagal tą informaciją pasiūlo asmeniui tinkamiausius fizinių pratimų planus

(5.38 pav.).

205

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Daiktų

internetas

5.38 pav. Daiktų internetas – antrosios skaitmeninės revoliucijos preliudas

(https://greencloudvps.com/what-is-the-internet-of-things-iot.php)

Daiktų internetas tapo įmanomas dėl įvairių jutiklių, įterptųjų ir belai-

džių sistemų, automatikos, realiojo laiko analizės, valdymo sistemų ir mašini-

nio mokymosi kūrimo bei sujungimo. Daiktų internetas veikia per įrenginius

ir objektus su integruotais jutikliais, kurie prisijungia prie interneto ir dalijasi duomenimis su platforma. Ši analizuoja informaciją ir dalijasi ja su programomis, skirtomis konkretiems poreikiams tenkinti. Svarbu, kad daiktų inter-

neto platformos nustato, kurie duomenys yra naudotini, o kuriuos galima

atmesti, aptinka tinkamiausius modelius, teikia rekomendacijas ir nustato

problemas, dažnai dar prieš joms atsirandant. Taip valdomi procesai tampa

efektyvesniais, nes dažnai leidžia automatizuoti pasikartojančias, daug laiko

reikalaujančias arba pavojingas užduotis. Pavyzdžiui, jei vairuojate ir pama-

tote užsidegusią variklio gedimo lemputę, prie daiktų interneto prijung-

tas automobilis gali pasitikrinti jutiklį, susisiekti su transporto priemonės

gamintojais, o gamintojas gali pasiūlyti susitikimą dėl gedimo ištaisymo arba

pagelbėti, kad reikiamos atsarginės dalys būtų paruoštos prieš atvykstant į

remonto dirbtuvę.

206

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Daiktų internetas gali paspartinti naujovių diegimą, o rinkdamas duome-

nis apie klientų elgesį suteikia įmonėms prieigą prie pažangios gaunamos

informacijos analizės. Pavyzdžiui, transporto priemonės garantijos informa-

ciją galima susieti su DI surinktais duomenimis, numatyti priežiūros patikras

ir taip gerinti klientų aptarnavimą bei ugdyti jų lojalumą.

Nuolatinis skaitmeninės ir fizinės infrastruktūros stebėjimas gali opti-

mizuoti našumą, pagerinti efektyvumą ir padidinti saugumą. Daiktų inter-

neto technologijos gali būti diegiamos į klientą orientuotu būdu. Pavyzdžiui,

siekiant išvengti trūkumo, būtini populiarūs produktai gali būti iš anksto ar

greitai papildyti atsargomis.

Daiktų interneto įrenginiai būna įvairių tipų – skirti naudoti buityje,

pramoniniuose procesuose, gamyboje ir kt. Prie daiktų interneto visame

pasaulyje yra prisijungę milijardai skirtingų įrenginių. Visus juos išvardyti

neįmanoma, tačiau tam tikrą paveikslą rodo jų skirstymas į grupes: sveikatos

stebėjimo ir biometrinių duomenų, namų apsaugos sistemos, belaidis atsargų

stebėjimas ir logistikos sekimas, prijungta buitinė technika, autonominė

žemės ūkio technika, išmaniosios gamyklos įranga, kibernetinio saugumo

sistemos, spartusis belaidis internetas ir kt. Dabar, kai kasdienius daik-

tus – virtuvės prietaisus, automobilius, kondicionierius ar kūdikių priežiū-

ros monitorius – galime prijungti prie interneto per įterptuosius įrenginius,

atsirado galimybė sklandžiai bendrauti žmonėms, daiktams ir procesams.

Naudojant debesų kompiuteriją, didelius duomenų masyvus, analizę, pigius

kompiuterius ir mobiliąsias technologijas, fiziniai objektai gali dalytis infor-

macija ir rinkti duomenis, žmogui įsikišant tik labai nedaug. Skaitmeninės

sistemos gali stebėti, įrašyti ir koreguoti kiekvieną sąveiką tarp tarpusavyje

sujungtų objektų. Per pastaruosius kelerius metus daiktų internetas tapo

viena svarbiausių XXI amžiaus technologijų, nes dėl jo fizinis pasaulis susi-

tinka su skaitmeniniu pasauliu ir tarpusavyje bendradarbiauja (Bhatt, Ch.

ir kt., 2016).

Bet koks įrenginys, kuris valdomas programiniu kodu, bet kada gali būti

sąlyginai lengvai perprogramuojamas, jam gali būti suteiktas naujas funkcio-

nalumas. Tarkime, jeigu turime išmanųjį šaldytuvą, kuris moka savarankiškai

užsisakyti kokių nors prekių iš interneto ir taip gali palengvinti kasdienę

buitį, arba turime išmanųjį namą, galintį kontroliuoti temperatūrą, palaikyti

207

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

mikroklimatą – atsiranda taupymas, ekonominė nauda ir patogumas. Vėlgi,

geležinkeliai daugelyje pasaulio šalių pereina prie skaitmeninio valdymo, nes

tada gali atsisakyti darbininkų, darbuotojų, kurie, pvz., iešmus turi prižiūrėti

fiziškai. Iš esmės daiktų internetas apibrėžia ekosistemą, kurioje automatizuo-

jantis verslui, infrastruktūrai, pastatams, medicinai ir kitoms sritims, prak-

tiškai bet kur galima įdėti jutiklių ar valdiklių, arba jau įsigyti jais aprūpintą

įrangą. Viso to nauda – paprastesnis ir lengvesnis gyvenimas, efektyvesnis ir

sklandesnis verslas. Pavyzdžiui, išmaniosios stebėjimo kameros padeda geriau

užtikrinti namų saugumą – jas galima aktyvuoti nuotoliniu būdu ir peržiūrėti

jų fiksuojamus vaizdus, kad ir kur būtumėte. Išmaniosios vaizdo stebėjimo

sistemos, vandens nuotėkio, dūmų detektoriai, išmanieji jungikliai ir kištuki-

niai lizdai, išmanieji laikrodžiai, net robotai siurbliai – tai tik keletas pavyz-

džių, kurie sulaukia vis didesnio žmonių susidomėjimo ir noro juos turėti.

O kaip dėl saugumo? Iš esmės daiktų interneto diegimą sudaro dvi

dalys. Pirmoji – fizinis prijungto įrenginio tvarkymas ir jo veikimo priežiūra,

antroji – sistemos nuo kibernetinio įsilaužimo. Dėl ryšio ir prieigos prie verslo

tinklų daiktų interneto sistemos yra ypač pažeidžiamos kibernetinių atakų.

Kai prie interneto prijungti keli įrenginiai, kiekvienas iš jų tampa įėjimo tašku,

per kurį užpuolikai gali pasiekti tinklą ir atskleisti konfidencialius duomenis.

Natūralu, kad su daiktų interneto plėtra ir į namus patenka daugiau įrenginių,

galinčių rinkti duomenis apie kiekvieną mūsų gyvenimo aspektą, todėl

saugumas ir privatumas yra svarbūs klausimai (Drew, H., 2015).

Vienas pagrindinių daiktų interneto trūkumų – privatumo praradimas,

nes dauguma „protingų“ įrenginių, pavyzdžiui išmanieji televizoriai, turi

vaizdo kameras. Taigi, teoriškai nėra garantijos, kad niekas jūsų nestebi,

nefilmuoja, kai jūs, pavyzdžiui, žiūrite televizorių. Tarkime, išmanusis

laikrodis – tai įrenginys, kuris taip pat yra daiktų interneto dalis. Jis stebi

jūsų pulso, kitus sveikatos parametrus, o tada jau kyla klausimas, kaip tie

duomenys yra panaudojami. Niekas negali užtikrinti, kad gamintojas jų

nepanaudoja kokiems nors saviems tikslams, niekam neperduos jų ar pan.

Jeigu esate paprastas žmogus, padažnėjus pulsui bus rodoma tekstinė tam

tikrų vaistų reklama, o jeigu esate prezidentas, įtakingas verslininkas ar

kitas svarbus žmogus ir kitos šalies žvalgyba dar nustato, kad esate silpnos

sveikatos, – tokia informacija gali būti panaudota priešiškais tikslais.

208

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Kadangi daiktai yra prijungti prie interneto, o internetas yra globalus, prie

jo gali jungtis bet kas. Todėl atsiranda galimybė pažeisti, užvaldyti jūsų

įrenginį ir taip net sukelti kokių nors pasekmių jūsų sveikatai, verslui ar

politinei karjerai. Internete rašoma, kad vienas programišius skrydžio metu

sugebėjo prisijungti prie lėktuvo multimedijos sistemos (pvz., kai rodomi

filmukai, filmai ar pan.) ir, kadangi lėktuvo valdymo ir multimedijos siste-

mos nebuvo atskirtos viena nuo kitos, jis iš savo nešiojamojo kompiuterio

sugebėjo sumažinti vieno iš variklių galingumą. Ir pasaulyje, ir Lietuvoje

vis dažniau girdime apie įvairiausius įsilaužimus į įmonių sistemas per

išmaniuosius įrenginius. Pavyzdžiui, į kazino finansines sistemas progra-

mišiai įsilaužė pasinaudodami patalpose esančiu išmaniuoju akvariumo

termometru. Jeigu turite telefoną ir bijote, kad jus miegančius, kai nesate

apsirengę, gali nufilmuoti, tiesiog fiziškai užklijuokite kamerą. Tas pats

pasakytina apie televizorių ar nešiojamųjų kompiuterių kameras. Reikėtų

gerai apsvarstyti, ar jums tikrai reikia išmaniojo laikrodžio. Jeigu ko nors

neturite, jūs ir nesate pažeidžiamas. Diodinės lemputės gali būti prijungtos

prie jūsų namų belaidžio tinklo ( WiFi ryšio technologija leidžia realizuoti duomenų perdavimo tinklus panaudojant plačiajuostį radijo ryšį) ir per

programėlę galite valdyti spalvą, apšviestumą ir t. t. Galbūt į jūsų kompiu-

terį įsilaužti yra sunku, o į lemputę, kadangi ten bus slaptažodis pagal nuty-

lėjimą, įsilaužti bus paprasta. Toliau galbūt bus galima nuo tos lemputės

pereiti ir prie kitos įrangos – išmaniojo siurblio, išmaniojo televizoriaus,

t. y. visko, kas jūsų aplinkoje yra išmanu.

Kuriant daiktų interneto technologinę įrangą, yra daug būdų, kaip

galime sukurti saugesnį tinklą. Yra kelios svarbios sritys, į kurias daiktų inter-

neto įrangos kūrėjai sutelkia dėmesį. Daiktų internetas vis dar nauja, gana

nesubrendusi technologija, todėl labai svarbu, planuojant kurti savo daiktų

interneto infrastruktūrą, arba pasinaudoti turimais duomenimis, arba atlikti

savus tyrimus. Daugelis bendrovių, siekdamos kuo greičiau išleisti naujus

produktus, nekreipia dėmesio į ilgalaikę strategiją. Senų įrenginių atnauji-

nimas dažnai nėra finansiškai tikslingas, todėl galiausiai milijonai nesaugių

kompiuterių ir mobiliųjų įrenginių tiesiog išmetami. Nemažai sumaišties

gali kilti dėl mažesnių ir pigesnių daiktų interneto įrenginių, kurių atsisakyti

ar juos išmesti yra dar paprasčiau. Kadangi daiktų internetas nesusijęs su

209

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

tradiciniais prijungtais įrenginiais, dažnai nepaisoma prieigos kontrolės ir

įrenginio autentifikavimo. Niekas nenori pažeisti vartotojo patirties, tačiau

apdorojimo galios trūkumas taip pat yra dažna problema. Sakoma: „Pažink

savo priešą, jam to nežinant“. Kovojant už daiktų interneto saugumą, svarbu

ištirti galimas grėsmes ir užpuolikus. Siekiant sumažinti duomenų praradimo

riziką, būtina kuo geriau saugoti daiktų interneto įrenginiuose naudojamus

asmeninius duomenis, tinkamai apsaugoti šių duomenų perdavimą ir pan.

Vis dėlto tikėtina, kad saugumo pažeidimų bus, kad ir kaip gerai pasiruoš-

tume. Jei pažeidimas įvyksta, reikia būti pasirengusiam apsaugoti kuo daugiau

duomenų, o pažeistus duomenis paversti nenaudingais, nesunaikinant sukur-

tos daiktų interneto infrastruktūros (Dey, N. ir kt., 2018).

Tarp daiktų interneto įrenginių prie tinklo yra prijungti bendrosios

paskirties kompiuteriai, į kuriuos nusikaltėliai gali įsilaužti. Todėl gali

kilti problemų, nesusijusių su daiktų interneto saugumu. Net jei fiziniai

įrenginiai yra užrakinti ir imamasi pagrindinių daiktų interneto saugumo

priemonių, sistemos išlieka pažeidžiamos. Daiktų internetas sukuria begalę

duomenų srautų, o galimybės panaudoti tuos duomenis yra begalinės.

Tačiau tai sukelia ir problemų. Tiesą sakant, nevalia pamiršti ar ignoruoti

trijų pagrindinių daiktų interneto iššūkių: niekaip neribojamo duomenų

rinkimo, galimo netikėto duomenų panaudojimo ir padidėjusios saugumo

rizikos. Žinoma, šių problemų galima išvengti. Siekdami saugumo, galime

padidinti privatumą, sumažinti daiktų interneto įrenginių renkamų

duomenų kiekį ir padidinti proceso skaidrumą. Be to, vartotojai, atsisakę

galimybės rinkti duomenis, visada gali jaustis saugiau. Taigi, daiktų inter-

neto įrenginių nesaugumas iš dalies priklauso ir nuo gamintojų, kurie nesu-

geba pristatyti kokybiškų produktų, ir nuo vartotojų, kurie nesinaudoja

turimomis saugos galimybėmis.

5.11. Trimatis (3D) spausdinimas

Kadaise žmonės gamyboje pradėjo naudoti garo variklius, vėliau masiškai

naudoti elektrą, o dar vėliau išrado konvejerinę gamybą. Kad patenkintų

augančius vartotojų poreikius, kiekviename iš šių etapų gamybos kultūra

padarė staigų šuolį. Šiuo metu veiksnys, suteikiantis naują impulsą pažangai

210

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

ir keičiantis patį gamybos suvokimą, yra skaitmeninių technologijų, tokių

kaip trimatis (3D) modeliavimas, 3D skenavimas, 3D spausdinimas ir robo-

tika, plėtra. 3D spausdinimas arba adityvioji (pridėtinė) gamyba – trimačio, vientiso, praktiškai bet kokios formos objekto gaminimo procesas iš

skait meninio modelio. Terminas „adityvi gamyba“ apibrėžia technologijas,

kurias taikant kuriami objektai, naudojant nuoseklaus sluoksniavimo tech-

niką. Tuo 3D spausdinimas skiriasi nuo tradicinių apdorojimo technikų,

kuriomis medžiagos dažniausiai apdorojamos pjovimo (atėmimo) būdu.

Tradicinis apdirbimas buvo atimamasis: tekinimas, frezavimas, gręžimas,

šlifavimas, drožimas. 3D spausdintuvas yra pramoninio roboto rūšis,

kuri pagal kompiuterio komandas sugeba atlikti tam tikras funkcijas. 3D

spausdinimo technologija atsirado XX a. 9-ajame dešimtmetyje, tačiau tik

XXI a. 2-ajame dešimtmetyje tokie spausdintuvai pradėti plačiai naudoti

pramoninėje gamyboje (Excell, J.; Nathan, S., 2010). Daugelyje šaltinių 3D

spausdinimo technologijos išradėju laikomas Japonijos mokslininkas Hideo

Kodama, kuris 1980 m. sukūrė modernų fotopolimerinį spausdintuvą. Tuo

pat metu kitoje vandenyno pusėje amerikietis Chuckas Hullas nusprendė

sujungti UV technologiją ir sluoksniais kloti ploną plastiką. Po kelių mėne-

sių eksperimentavimo jam pavyko atspausdinti pirmąjį gaminį – dubenėlį.

1984 m. Ch. Hullas pateikė patentinę paraišką pavadinimu „Aparatas

trimačiams objektams kurti naudojant stereolitografiją“. Vėliau jis įkūrė

savo įmonę ir 1988 m. išleido pirmąjį komercinį 3D spausdintuvą. Maždaug

tuo pačiu metu atsirado kitas 3D spausdinimo būdas – selektyvus lazerinis

sukepinimas (SLS). Spausdinimo metu lazerio spinduliuote milteliai (vietoj

dervos) paverčiami kieta medžiaga. Šią naujovę įgyvendino Joe Beemanas

ir Carlas Deckardas (JAV). Apie 1988 m. atsirado dar vienas paprastesnis

ir pigesnis 3D spausdinimo būdas – lydyto nusėdimo modeliavimas (FDM),

kurio autorius yra aeronautikos inžinierius Scottas Crumpas (JAV). Po

sėkmingų eksperimentų gimė FDM 3D spausdinimo idėja naudoti polimerinių gijų sluoksnio nusodinimo technologiją. XX a. 10-ajame dešimtmetyje kuriami 3D spausdinimo įrenginiai buvo didelių gabaritų ir brangūs. Jų

kaina galėjo viršyti šimtus tūkstančių dolerių, o juos naudoti gamyboje

galėjo tik didelės korporacijos, automobilių bei kosmoso pramonės įmonės.

3D spausdintuvų prieinamumo lūžis įvyko po 20 metų, kai 2005 m. buvo

211

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

5.39 pav. Spausdintuvas „RepRap 2.0“ (Mendel)

(RepRap ‘Mendel’.jpg. CC BY-SA 3.0)

sukurti greito prototipų kūrimo (RepRap) įrenginiai (5.39 pav.). Šio etapo

metu buvo sukurta biospausdinimo technologija. Thomas Bolandas (JAV)

užpatentavo rašalinio spausdinimo metodo naudojimą gyvoms ląstelėms

spausdinti ir suteikė daug vilčių ateityje spausdinti žmogaus organus.

Technologija, kuri dar prieš 30 metų buvo prieinama tik didelėms

įmonėms, dabar prieinama masiniam vartotojui. Naudojant fotopolimeri-

nius 3D spausdintuvus šiandien galima spausdinti labai tikslius ir sudėtin-

gus gaminius. 3D spausdinimas tapo standartine priemone odontologijoje,

juvelyrikoje, ortopedijoje. Kitose pramonės šakose diegimas dar tik įsibė-

gėja, nes galimybės yra begalinės – nuo namų statybos iki neurochirurgi-

jos, nuo šokolado iki metalo gaminių marginimo. Viena pagrindinių šio

metodo naudojimo augimo varomųjų jėgų bus didėjanti produktų, kuriuos

galima individualizuoti naudojant 3D spausdinimo technologiją, paklausa.

Be to, tikimasi, kad gamybos rinkos augimą lems didėjanti naujų medžiagų

paklausa.

Manoma, kad pridedamoji gamyba bus vienas pramonės 4.0 variklių.

Nors ši gamyba taip pat reikalauja didelių kokybinių ir kiekybinių poky-

čių, pirmiausia ją reikia integruoti į visiškai automatizuotą gamybą. Didelės

212

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

aviacijos, automobilių, gynybos, prietaisų gamybos, medicinos, švietimo ir

kitos įmonės jau įvertino 3D spausdinimo naudą ir aktyviai integruoja šią

technologiją į savo veiklą. Adityvinės technologijos patrauklios tuo, kad

žymiai sumažina logistikos operacijų laiką.

Tikimasi, kad per ateinančius dvidešimt metų skaitmeninė gamyba

pakeis kai kurias masinės gamybos rūšis, ypač tas, kurių galutinės gamybos

sąnaudos yra aukštos. Ateities gamyba neturės didelio įrangos asortimento.

Bus gaminama iš lanksčių gamybos elementų. Sistemos bus pritaikytos

konkrečiam užsakymui vykdyti, perprogramuojant, keičiant gamybos modu-

lius, įrangą, įrankius, medžiagas, nukreipiant logistikos srautus. Tokie gamy-

bos centrai bus statomi techninio ir technologinio klonavimo būdu šalia

pagrindinių produktų vartojimo vietų.

Adityvus spausdinimas naudoja virtualius modelius ir supjausto juos

į skaitmeninius pjūvius tam, kad mašina galėtų juos naudoti kaip spaus-

dinimo gaires. Standartinė duomenų sąveika tarp kompiuteriu sukurto

dizaino programinės įrangos (CAD) ir pačios mašinos yra STL rinkme-

nos formatas (STL yra akronimas, reiškiantis stereolitografiją). Lengvai

suprantamas STL failo formato apibrėžimas paaiškina tai kaip trimačio

objekto trikampį vaizdą. Tarkime, jei CAD brėžinys rodo lygias apskritimų

linijas, tai STL brėžinys rodo šio apskritimo paviršių kaip sujungtų trikam-

pių seką. Kai vyksta spausdinimo procesas, mašina „skaito“ informaciją

iš STL rinkmenos ir kloja nuoseklius skysčio, miltelių ar kitos medžia-

gos sluoksnius. Šie sluoksniai, atitinkantys virtualius skersinius pjūvius iš

CAD modelio, tarpusavyje yra sujungiami arba sulydomi. Taip palaips-

niui sukuriama galutinė gaminio forma. 3D spausdinimo būdu praktiškai

galima sukurti bet kokios formos gaminį. Gaminimas gali užtrukti nuo

kelių valandų iki kelių dienų, priklausomai nuo modelio sudėtingumo ir

gaminimo metodo.

Gaminant labai daug polimerinių gaminių tradiciniais būdais (pavyz-

džiui, injekciniu liejimu), gamyba yra greitesnė ir pigesnė, tačiau adityvioji

gamyba yra labiau prisitaikanti ir pasiteisinanti, kai gaminama nedaug

gaminių ar detalių. Kita vertus, renkantis kai kuriuos adityvaus spausdi-

nimo būdus skirtingoms konstrukcijos dalims gali būti naudojamos įvairios

medžiagos, įvairios spalvos ir jų deriniai.

213

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

5.2 lentelė. 3D spausdinimo būdai

Tipas

Technologija

Ekstruzinis

Lydyto nusėdimo modeliavimas (FDM).

Miltelių sluoksnio

Gipso 3D spausdinimas (PP)

3D spausdinimas

(gipso gaminiams).

purkštuko galvute

Elektronų pluošto laisvos formos gamyba (EBF3)

Laidinis

(bet kokio metalo lydiniams).

Tiesioginis metalo lydymas lazerio spinduliuote (DMLS)

(bet kokiems lydiniams).

Lydymas elektronų spinduliuote (EBM) (tik lydiniams).

Selektyvus lydymas lazeriu (SLM)

(titano, kobalto, chromo lydiniams,

Granuliuotas

nerūdijančiajam plienui, aliuminiui).

Selektyvus šiluminis kietinimas (SHS)

(termoplastiniams polimerams).

Selektyvus kietinimas lazerio spinduliuote (SLS)

(termoplastiniams polimerams, metalų

milteliams, keramikos milteliams).

Laminuotų objektų gamyba (LOM)

Laminuotas

(popieriui, metalo folijai, plastiko plėvelei).

Stereolitografija (SLA) (fotopolimerams).

Polimerizuotas šviesa

Skaitmeninis apdorojimas šviesa (DLP) (polimerams).

Nuo XX a. 8-ojo dešimtmečio buvo išrasta keletas skirtingų 3D spaus-

dinimo procesų. Kai kurie spausdintuvai, kurdami sluoksnius, ištirpdina

arba suminkština medžiagas (selektyvus lydymas lazeriu), vykdo tiesioginį

metalo kietinimą lazerio spinduliuote (DMLS) ar selektyvų kietinimą laze-

rio spinduliuote (SLS), tuo metu kiti apdoroja skystas medžiagas naudo-

dami stereolitografiją (SLA) (5.2 lentelė). Lydyto nusėdimo modeliavimą

XX a. 9-ajame dešimtmetyje išrado bendrovės „Stratasys“ (JAV) įkūrėjas

S. Scottas Crumpas. Lydyto nusėdimo modeliavimo metu maketas ar jo dalis

yra gaminami atskiriant mažus medžiagos rutuliukus, kurie staigiai sukietėja,

214

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

suformuodami sluoksnį. Suvyniota į ritę termoplastinė ar metalinė viela yra

išvyniojama ir paduodama į purkštuko galvutę. Purkštuko galvutė kaitina

vielą ir išjungia ar vėl įjungia jos padavimą. Kitas 3D spausdinimo metodas yra

selektyvus granuliuotų medžiagų sluoksnio kietinimas. Kad objektas taptų

vientisos masės, reikalingas selektyvus kietinimas lazerio spinduliuote (SLS)

arba tiesioginis metalo kietinimas lazerio spinduliuote. Selektyvų kietinimą

lazerio spinduliuote 9-ojo dešimtmečio viduryje išrado ir patentavo Carlas

Deckardas ir Josephas Beatmanas (JAV). Lydymo elektronų spinduliuote

metodas naudojamas gaminant gaminius iš reaktyvių metalų, pavyzdžiui,

titano lydinių. Elektronų spinduliuotei vakuume lydant metalo miltelius,

sluoksnis po sluoksnio auginamas gaminys. Stereolitografiją 1986 m. sukūrė

Charlesas W. Hullas (JAV). Fotopolimerizacija pirmiausia yra naudojama

stereolitografijoje (SLA) norint iš skysčio pagaminti kietąjį kūną (5.40 pav.).

Medicinoje bioninių protezų, individualių įtvarų ir ortozės gamyba yra

tik nedidelė 3D technologijų taikymo dalis. Naujosios 3D technologijos

Skeneris

Lazer

ze is

r

Lazerio spinduliuotė

Sukietinto polimero sluoksniai

Skystas polimeras

Stūmoklis ir platforma

5.40 pav. Stereolitografijos aparatas (Stereolithography

apparatus.jpg. CC BY-SA 3.0)

215

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

naudojamos odontologijoje, veido žandikaulių chirurgijoje, ortodontijoje

(netaisyklingo sąkandžio korekcija). Tačiau labiausiai laukiamas 3D spausdi-

nimo pritaikymas, žinoma, yra bio spausdinimas. Tikimasi kad, biospausdinimas netrukus leis atkurti pažeistus ar prarastus audinius ir organus. Viena perspekty-viausių biospausdinimo krypčių yra 3D būdu atspausdinta oda. Tikimasi, kad

po kelerių metų bus galima atlikti procedūrą tiesiai ant pažeistos žmogaus odos

vietos. Sudėtingesni organai, tokie kaip inkstai ar kepenys, iki šiol buvo spaus-

dinami tik kaip prototipai arba persodinami pelėms, o ne žmonėms. 2013 m.

kinų mokslininkai pradėjo spausdinti ausis, kepenis ir inkstus iš gyvo audinio.

Jiems pavyko sėkmingai atspausdinti žmonių organus naudojant specialius

3D biospausdintuvus, kurie naudoja gyvas, o ne polimerines ląsteles. Belgijoje

mokslininkai sėkmingai atspausdino naują žandikaulį 83-ejų metų moteriai.

Moteris dabar gali kramtyti, kalbėti ir normaliai kvėpuoti (Shedlock, M.,

2013). Biospausdintuvų programinė įranga taip pat yra kūrimo stadijoje:

norint ją tobulinti, reikia apdoroti daug medicininių, klinikinių ir statistinių

duomenų. Manoma, kad per ateinančius 10–20 metų bus gaminami kokybiškai

funkcionuojantys spausdinti organai (Quigley, J. T., 2013).

Šiandien 3D spausdinimo savikaina ir 3D spausdintuvų kaina jau

sumažėjo iki tokio lygio, kad galima galvoti ir apie pramoninę gamybą.

Kalbant apie „generatyvaus dizaino – priedų technologijų“ tandemo galimy-

bes, jos yra tokio lygio, kurį kai kurie analitikai vadina tik dar viena pramonės

revoliucija ir kuri neabejotinai turės įtakos 3D spausdinimo pramonės ateičiai.

Nauja 3D spausdinimo kryptis yra generatyvusis dizainas. Tai iš esmės

nauja projektavimo technologija. Ji pagrįsta nepriklausomai, dizaineriui

nedalyvaujant, sugeneruotais 3D modeliais. Šioje sistemoje „žmogus-ma-

šina“ kūrybinės funkcijos perkeliamos į kompiuterį. Priežastis, kodėl pradėta

naudoti ši sistema, yra skaičiavimo ir 3D spausdinimo spartos augimas.

Pridedamoji gamyba naudojama ne tik inžinerijoje ar medicinoje, bet ir

netikėtose srityse, tokiose kaip baudžiamoji teisė. Buvo užregistruotas atvejis,

kai 3D spausdinimu buvo gauta mirusio vyro piršto kopija. 3D spausdinimas

sugebėjo atkurti mirusiojo ranką ir sėkmingai atkartoti asmens pirštą pagal

ant telefono likusį piršto atspaudą.

Miniatiūrizavimas yra dar viena 3D spausdinimo kryptis. Neseniai

pristatyta technologija, leidžianti gaminti gaminius, kurių nuokrypiai siekia 216

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

iki dviejų mikrometrų. Taip galima spausdinti mažo dydžio, didelio detalumo

gaminius, esant minimaliems matmenų nuokrypiams.

Nuo 2010-ųjų pradėta dirbti su 3D spausdintomis programomis mažos

arba nulinės gravitacijos aplinkose. NASA ruošiasi į kosmosą paleisti 3D

spausdintuvą. 2013 m. atlikti sėkmingi raketų dalių, pagamintų naudojant šią

technologiją, bandymai. Raketos variklio inžektoriai (čiurkšliniai siurbliai)

išlaikė 3 316 °C temperatūrą ir ekstremalų slėgį, o savybėmis nenusileido

tradiciniais būdais pagamintiems elementams.

Namų statybos 3D spausdintuvu srityje įgyvendinti vos keli projektai.

Du namai yra pastatyti Dubajuje. Vienas iš šių pastatų yra didžiausias pasau-

lyje 3D spausdinimo būdu pastatytas statinys (5.41 pav.). Jo aukštis – 9,5 m,

plotas – 64 m2. Jo elementai buvo atspausdinti per 17 dienų, o pats pastatas

surinktas per 48 valandas. Bahreine 3D spausdinimas buvo panaudotas kuriant

unikalias koralo formos struktūras, kurios skatina koralų polipus apsigyventi ir

atgaminti apgadintus rifus. Šios struktūros yra daug natūralesnės formos negu

prieš tai dirbtiniams rifams atkurti naudotos betoninės konstrukcijos, nes jų

pH yra neutralus ir nebūdingas betonui (Pardo, N., 2013).

5.41 pav. Didžiausias 3D spausdintas statinys pasaulyje: jį statant

prireikė vos trijų darbuotojų (Meisenzahl, M., 2019)

217

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Šiuolaikiniai 3D spausdintuvai gali spausdinti didesnės molekulinės

masės ir klampumo medžiagas, todėl gaminiai būna tvirtesni. Ateities

3D spausdinimo technologijos gali būti naudojamos fosilijoms atkurti

paleontologijoje, antikiniams ir istoriniams artefaktams atkurti archeologijoje,

kaulams ir kūno dalims atkurti teismo patologijoje, suniokotiems įrodymams

atkurti tiriant nusikaltimus. 3D nuskaitymo technologijų naudojimas leidžia

replikuoti tikrus objektus nenaudojant liejimo technikos, kuri daugeliu atvejų

yra brangesnė, sudėtingesnė arba per daug invaziška ypač brangiems ir subti-

liems kultūros objektams gaminti, kur tiesioginis kontaktas su modeliavimo

medžiagomis gali pakenkti originaliam paviršiui.

Tradicinė gamyba dažnai sukuria daug atliekų ir yra nešvari. Daugeliu

atžvilgių naudojant 3D spausdinimą susidaro mažiau atliekų ir taip palie-

kamas mažesnis dėl gamybos išmetamo CO pėdsakas Žemėje. Taikant

2

3D technologijas sunaudojama mažiau medžiagų, gaminiai ilgiau veikia,

būna mažiau transportavimo išlaidų ir neparduotų produktų. Teoriškai tai

puiku, tačiau tyrimai rodo, kad patys 3D spausdintuvai ne visada efektyvūs

ir ekologiški. Rašalinis 3D spausdintuvas tikslingai išeikvoja tik 40–45 %.

rašalo. Jei nedirbantis spausdintuvas neatjungtas nuo maitinimo tinklo, jis

sunaudoja daug elektros energijos. Žmonės mėgsta buitinius patogumus. 3D

spausdintuvai tampa mažesni ir prieinamesni, todėl gyventojai savo namuose

gali spausdinti nestandartinius, bet kokio dydžio, formos ar spalvos papuo-

šalus, namų apyvokos daiktus, žaislus ir įrankius. Jie taip pat galės spausdinti

atsargines dalis tiesiog namuose, o ne užsakyti ir laukti, kol jos bus atsiųstos.

Besivystančios šalys dažnai yra visiškai atsijungusios nuo pasaulinių tiekimo

grandinių net ir kalbant apie paprasčiausius produktus, tačiau naudojant 3D

spausdinimą atsiranda galimybė juos įtraukti į šias grandines. Kitas būdas,

kuriuo 3D spausdinimas gali padėti besivystančioms šalims, yra bendradar-

biavimas su 3D spausdinimo tyrėjais. Pavyzdžiui, daugeliui besivystančių

šalių labai reikia galūnių protezų, tačiau jos neturi galimybės naudotis tech-

nologijomis, kurių reikia norint juos pasigaminti patiems (5.42 pav., a).

3D spausdinimo ateities atrodo nedrumsčia kokie nors pavojai ar techno-

logijos naudojimo grėsmės. Vis dėlto, tam tikrų pavojų įžvelgiama. Vienas tokių

yra susijęs su dirbančiųjų sveikata. 3D spausdintuvuose naudojamos įvairios

medžiagos – nuo termoplastikų iki metalo miltelių ar betono. Dažniausia 3D

218

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

spausdinimo procesuose naudojama žaliava yra polimerinis siūlas, kurį kaiti-

nimo elementas suskystina, o vėliau skysta medžiaga purškiama per antgalį.

Ilgalaikis kai kurių medžiagų dūmų poveikis gali būti pavojingas. 3D spausdin-

tuvuose būna ir 1 × 10–9 m dydžio nanodalelių. Jos yra biologinių molekulių

matmenų dydžio, todėl jas gyvos sistemos gali iš karto absorbuoti. Šios dalelės

pasiekia kraują, kepenis ir širdį. Garuojančios organinių medžiagų molekulės

dirgina akis, nosį ir gerklę, gali sukelti pykinimą ir organų pažeidimus.

2012-aisiais JAV programuotojų grupė atskleidė planus sukurti veikiantį

plastikinį ginklą, kurį atkurtų bet kas, turintis 3D spausdintuvą (Poeter, D.,

2012). Programuotojai sumodeliavo 3D spausdintuvu spausdinamą AR-15

tipo šautuvo uoksą (gebantį atlaikyti daugiau nei 650 šūvių) ir 30 šūvių atlai-

kančią M16 karabino dėtuvę. Šiuo metu 3D būdu spausdintos sudedamosios

dalys sudaro 80–90 % ginklo (5.42 pav., b). Pagrindiniai metaliniai kompo-

nentai, tokie kaip vamzdis, paprastai yra gaminami tradiciniais būdais, be

to, ginklams vis tiek reikia įprastais būdais gaminamų šovinių. Vis dėlto,

metalinių detalių spausdinimas 3D būdu per ateinantį dešimtmetį gali tapti

įperkamu, todėl savadarbiai ginklai būtų patvaresni ir patikimesni. Jei 3D

spausdinti ginklai bus panaudoti atakoje, kurioje žūsta daug žmonių, tai savo

ruožtu siųs žinią, kad „3D spausdinti ginklai yra patikimi ir veiksmingi“.

Atrodo, kad trimačio spausdinimo galimybių pažanga, laisva 3D spaus-

dintuvų skaitmeninių dokumentų apie ginklų komponentus prieiga ir sunku-

mai reguliuojant keitimąsi failais gali kelti riziką visuomenės saugumui.

Siūlomi įstatymai, draudžiantys 3D spausdintus ginklus, gali pristabdyti,

bet ne visiškai užkirsti kelią jų gamybai. Skaitmeninių failų sklaidos kontrolė

a

b

5.42 pav. a – ažūrinis, 3D būdu atspausdintas protezas iš titano (Bar, Š.);

b – automatinis ginklas, eksponuotas Europolo konferencijoje (Vallance, Ch., 2022)

219

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

internete yra itin sudėtinga, taip pat kaip yra sudėtinga kontroliuoti nele-

galios muzikos ar programinės įrangos sklaidą. 3D spausdinimo šalininkai

teigia, kad bet kokios įstatyminės reglamentacijos būtų bergždžias reikalas.

Kita vertus, 3D spausdintuvai pasitelkiami spalvingiems ir tikroviškiems

vaizdams kurti. Naudojant šią technologiją galima per trumpesnį laiką ant

popieriaus atspausdinti daug naudingų, pageidaujamų piešinių, brėžinių ar

kitų dokumentų. Ar gali 3D spausdinimas kelti realią grėsmę visuomenei?

Yra nuomonių, kad 3D spausdinimas gali iš esmės pakeisti pasaulio ir vietos

ekonomiką bei paveikti tarptautinį saugumą, gali smarkiai sutrikdyti vyrau-

jančią valstybės santvarką ir tarptautinę tvarką.

Vystantis 3D spausdinimo technologijai, ateityje bus vienaip ar kitaip

daroma įtaka visoms pagrindinėms pramonės šakoms ir pakeistas gyvenimo

bei darbo būdas. Daugiau ar mažiau, 3D spausdinimo pramonė yra pasi-

rengusi pakeisti beveik kiekvieną veiklos sektorių ir pradėti kitą pramonės

revoliuciją. Kol kas tai atrodo neįtikėtinai. Masinė gamyba yra didžiausias

3D spausdinimo technologijų iššūkis. Išplėtojus 3D spausdinimo techno-

logijas dideliu mastu, spausdintuvai visiškai transformuos tradicinę gamybą

daugelyje pramonės šakų, tokių kaip maisto, automobilių, žaislų, ar net

karinę pramonę. Čia peršasi analogija su elektromobilių plėtra. Išaugus elekt-

romobilių parkui apmirs ar sunyks vidaus degimo variklių projektavimo,

gamybos, remonto bendrovės ir tokio pasikeitimo pasekmės visuomenėje

bus ilgalaikės ir skausmingos. Niekas negalėjo nuspėti spausdinimo mašinų

1450-aisiais, garo variklio 1750-aisiais, ar tranzistoriaus 1950-aisiais likimo.

Ir dabar neįmanoma numatyti ilgalaikės 3D spausdinimo įtakos ir pasekmių.

Technologija jau čia ir yra tikėtina, kad ji sujauks kiekvieną sritį, į kurią įžengs.

3D spausdinimas yra labai daug žadanti, mažai grėsmių kelianti techno-

logija, galinti pakeisti daugelio daiktų ar objektų kūrimo būdą. Technologijos

turi labai didelių perspektyvų įvairiose pramonės ir žmogaus gyvenimo srityse

pakeisti sunkų žmonių darbą ir užtikrinti pigesnius kokybiškus gaminius.

5.12. Saulės energetika

Ekspertai teigia, kad spartus pasaulio energetikos sistemos transformaci-

jos greitis yra panašus į greitį, kuriuo automobiliai XX a. pradžioje pakeitė

220

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

arklius. Siekiant stabilizuoti CO kiekį atmosferoje iki amžiaus vidurio pasau-

2

liui reikės apie 20 TW elektros energijos. Paprasčiausias scenarijus, kaip to

pasiekti, yra fotovoltiniai ir kiti atsinaujinantys energijos šaltiniai – elektrai

gaminti, vandenilis – transportui, iškastinis kuras – gyvenamųjų ir pramo-

ninių patalpų šildymui (Upadhyaya, H. M. ir kt., 2011). Kristalinis silicis

yra dažniausia saulės elementams gaminti naudojama medžiaga, nes jis pasi-

žymi aukštu konversijos koeficientu ir pigiu gamybos procesu. Maždaug 80 %

visame pasaulyje pagaminamų saulės elementų gamyboje naudojamas vien-

kristalis ar polikristalinis silicis (Aulich, H. A. ir kt., 2010).

Saulės energetikoje yra išskiriamos dvi skirtingos technologijos. Saulės kolektoriai naudojami šiluminės energijos gamybai, o saulės elementai (fotovoltiniai moduliai) – elektros energijos gamybai. Šiluminė energija, pagaminta saulės kolektoriuose, gali būti panaudota šildymui, karštam vandeniui

ruošti, baseinams šildyti, technologiniams procesams (pavyzdžiui, metalams

lydyti) ar kitiems šiluminės energijos poreikiams. Saulės fotovoltiniuose

moduliuose gaminama tik elekt ros energija. Lietuvoje iki 2030 m. šildymo

sektoriuje atsinaujinančių energijos šaltinių sugeneruota energija turėtų

sudaryti 90 % visos sunaudojamos energijos. Elektros gamybos sektoriuje

Lietuva yra įsipareigojusi iki 2050 m. 100 % patenkinti savo elektros energi-

jos reikmes iš atsinaujinančių energetinių išteklių (apie 18 TWh). Bendrasis

jėgainių galingumas turėtų išaugti iki 2–2,5 TW. Teravatvalandė yra lygi

milijardui įprastesnių kilovatvalandžių, kuriomis matuojame elektros sąnau-

das namuose. Taigi, skaičius gali atrodyti išties didelis. Kita vertus, jei elektros gamybai galėtume panaudoti visą energiją, kurią žemė gauna iš saulės, tokį

energijos kiekį pagamintume greičiau nei per valandą. Vos viena valanda

darbo norint patenkinti visų metų žmonijos elektros energijos poreikius?

Skamba fantastiškai, bet tokia milžiniška yra saulės galia. Šiame kontekste

saulės energetika tampa prioritetine sritimi – planuojama, kad saulės energija

iš viso sudarys apie 20 % bendrosios elektros energijos gamybos apimties

(taigi, saulės jėgainių galingumas išaugs bemaž iki 45 GW). Saulės teikiama

šviesa ir šiluma yra panaudojama kaip alternatyvus energijos šaltinis, tačiau

šiuolaikinės technologijos dar nėra pritaikytos efektyviai panaudoti šią ener-

giją. 2004 m. tik 0,04 % pasaulio elektros energijos pagaminta iš saulės ener-

gijos. Apskaičiuota, kad teorinis metinis pasaulio saulės energijos potencialas

221

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

sudaro 900 000 000 TWh ir yra apie 60 kartų didesnis už teorinį metinį

pasaulio vėjo energijos potencialą, apie 2 200 kartų didesnis už teorinį metinį

geoterminės energijos poten cia lą, apie 4 500 kartų – už biomasės ir apie

36 000 kartų – už hidroenergijos teorinius metinius pasaulio potencialus.

Kaip sparčiai vystėsi ši technologija, matyti iš pagrindinių saulės

elementų kūrimo riboženklių. XIX a. buvo pastebėta, kad saulės spindu-

liuotei apšvietus tam tikras medžiagas, sukuriama elektros srovė. Šis reiškinys

buvo pavadintas fotoelektriniu efektu, o atradimas padėjo pagrindą saulės

elementams. 1839 m. Edmondas Becquerelis pirmasis stebėjo fotovoltinį

efektą šviesos veikiamame elektrode. Apšvietus į elektrai laidų tirpalą pamerk-

tus ir sidabro chloridu arba sidabro bromidu padengtus platinos elektrodus,

juose buvo sukuriama įtampa ir srovė. 1873 m. anglų elektros inžinierius

Willoughby Smithas nustatė, kad selenas pasižymi fotolaidumu. 1883 m.

amerikiečių išradėjas Charlesas Frittsas, naudodamas seleną ant plono

aukso sluoksnio, sukūrė saulės elementą, kurio konversijos naudingumas

buvo mažesnis nei 1 %. 1918 m. Janas Czochralskis sukūrė metodą, skirtą

pavieniams metalo kristalams auginti. Po kelių dešimtmečių šis metodas

pritaikytas vienkristaliui siliciui gaminti. 1932 m. atrastas kadmio selenido

(CdSe) fotovoltinis efektas. 1954 m. bendrovė „Bell Labs“ (JAV) paskelbė

apie silicio saulės elemento išradimą, kurio konversijos naudingumas siekė

maždaug 6 %. 1959 m. sukurtas 10 % konversijos naudingumo komerci-

nis saulės elementas, o 1960 m. jo konversijos naudingumas pasiekė 14 %.

1970 m. sukurti pirmieji efektyvūs GaAs heterostruktūros saulės elemen-

tai. 1978 m. pasirodė pirmieji saulės energija varomi skaičiuotuvai. 1985 m.

sukurti 20 % konversijos naudingumo silicio elementai, o 1994 m. sukurtas

GaInP/GaAs elementas, kuris tapo pirmuoju saulės elementu, viršijančiu 30

% konversijos naudingumą. 2006 m. įveiktas 40 % konversijos naudingumo

barjeras. 2016 m. kadmio telūrido saulės elementai 22,1 % saulės šviesos

energijos pavertė elektra, o 2018 m. galio arsenido (GaAs) saulės elementai

pasiekė 29,1 % konversijos naudingumo rekordą. Perovskito saulės elementų

efektyvumas padidėjo nuo 3,8 % (2009) iki 25,2 % (2020), naudojant vienos

jungties architektūrą, o silicio pagrindo tandeminiuose elementuose – iki

29,1 %. 2021 m. paleista pirmoji pramoninė komercinė perovskito saulės

kolektorių gamybos linija, naudojanti 3D spausdinimo technologiją. 2022 m.

222

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

pranešta apie pusiau permatomų saulės elementų (kurių dydis prilygsta

pastato langams) sukūrimą. Saulės elementų regimas skaidris siekia 79 %.

Pirmieji komerciniai saulės elementai buvo pagaminti iš silicio. Antrosios

kartos, arba plonasluoksniai saulės elementai yra įvairių puslaidinin-

kių – to paties silicio, kadmio telūrido, vario, indžio ir galio selenido bei

kitų – pagrindu gaminami labai ploni fotovoltiniai sluoksniai (5.43 pav.).

Trečiajai saulės elementų kartai priskiriami įvairūs junginiai: nuo sudėtingų

organinių molekulių iki perovskito struktūros medžiagų (tikrasis minera-

linis perovskitas susideda iš kalcio, titano ir deguonies CaTiO formoje).

3

Naudojant skirtingas medžiagas, kai kuriuos saulės elementus lengviau paga-

minti, kitiems reikia mažiau retų cheminių elementų, treti gali būti skaidrūs

ir lankstūs arba gali pasiekti ir labai didelį efektyvumą.

Teoriniai skaičiavimai rodo, kad saulės elementai galėtų pasiekti 70 %

ribinį naudingumo koeficientą. Deja, technologinis gamybos procesas šį

rodiklį sumažina iki 50 %. Tačiau šis skaičius yra visai realus – tad artimiau-

siais dešimtmečiais saulės elementų naudingumo koeficientas gali svyruoti

būtent ties šiuo rodikliu. Pastaraisiais metais kelios mokslininkų grupės

pranešdavo apie rekordinio efektyvumo saulės elementus, kurių naudin-

gumo koeficientas viršydavo 40 %, tačiau tokie rezultatai buvo pasiekti labo-

ratorijos sąlygomis. Deja, šiandien rinkoje galima įsigyti saulės elementų

tik su 8–20 % naudingumo koeficientu. Nors nė vienas energijos šaltinis

Ag

SiNx

Silicio oksidas

N tipo emiteris

P tipo vienkristalis silicis

Galinis paviršius

Ag/Al

Al

5.43 pav. Vienkristalio silicio saulės elemento

struktūrinė schema (Lavaa, A., 2021)

223

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

nėra tobulas, saulės energetika yra žinoma kaip saugiausias energijos šaltinis.

Pasauliui aprūpinti elektros energija reikėtų saulės elektrinės, kuri užimtų

300–600 km2 plotą, arba padengtų apie 1,2 % Sacharos dykumos. Vis dėlto,

atšiauri dykumų aplinka turi įtakos saulės baterijų efektyvumui. Ant saulės

kolektorių besikaupiančios dulkės ir smėlis pažeidžia jų funkcionalumą. Be

to, kai temperatūra dieną yra labai aukšta, o naktį žema, svyravimai sukelia

greitus bet kokių saulės kolektorių medžiagų struktūros ir savybių pokyčius.

Atsižvelgiant į saulės kolektorių gamybos metu susidarantį CO kiekį,

2

saulės baterijos per pirmuosius eksploatavimo metus išskiria apie 50 g CO 2

vienai kilovatvalandei. Tai yra maždaug 20 kartų mažiau nei CO išmetimai

2

naudojant anglį deginančias elektros jėgaines. Daugelį saulės baterijų

komponentų galima perdirbti. Stiklas sudaro didžiąją dalį saulės baterijų

masės (apie 75 %), o stiklo perdirbimas jau yra nusistovėjusi pramonės rūšis.

Kitos lengvai perdirbamos medžiagos yra aliuminio rėmas, varinė viela ir

polimerinė jungiamoji dėžutė. Vienkristalės (monokristalinės) plokštės turi

aukščiausią saulės baterijų konversijos naudingumą, kuris siekia daugiau nei

20 %. Tai reiškia, kad 20 % gaunamos saulės šviesos paverčiama elektros ener-

gija. Polikristalinės plokštės patenka į vidutinį diapazoną ir pasiekia apie

15–17 % konversijos naudingumą. Paprastai, kad būtų išlaikytas efektyvu-

mas, saulės baterijų paviršių rekomenduojama valyti kas 6–12 mėnesių.

Metinis saulės energijos panaudojimas 2020 m. pradžioje buvo apie

30 GW, o 2025–2030 m. laikotarpiu išaugs iki 60 GW. Panašūs saulės ener-

gijos naudojimo augimo tempai bus ir po 2030 metų. Saulės jėgainės veikia

palyginti tyliai. Vidutinis triukšmas 3 m atstumu nuo keitiklio svyruoja nuo

48 iki 72 decibelų, o 45–50 m nuotolyje triukšmas neviršija leistino lygio. Be

minimalaus inverterio (įtampos keitiklio, reikalingo nuolatinės srovės elekt-

ros energiją konvertuoti į kintamosios srovės elektros energiją) dūzgimo ir

retkarčiais pasigirstančio vėjo gūsių triukšmo, saulės baterijų sistema papras-

tai veikia tyliai net naktį. Saulės kolektorių veikimui nereikia tiesioginių

saulės spindulių. Nors didžiausias efektyvumas pasiekiamas šviečiant saulei,

elektra vis tiek gaminama debesuotomis dienomis ir žiemą. Kita vertus, naktį

negalima gaminti elektros, tačiau šią problemą padeda spręsti elektros energi-

jos kaupimo sistema. Kai aplinkos temperatūra pakyla virš didžiausios reko-

menduojamos temperatūros, saulės baterijų našumas mažėja. Tyrimai parodė,

224

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

kad plokštės pradeda prarasti efektyvumą, pasiekusios maždaug 25 °C tempe-

ratūrą. Nors saulės baterijos skleidžia elektromagnetinę spinduliuotę, ji yra

gana maža ir nepavojinga.

Fotovoltiniuose elementuose yra silicio sluoksnių, kurie saulės spindu-

liuotę paverčia nuolatinės srovės elektra. Norint pagaminti saulės kolekto-

rių, silicio sluoksniai yra įterpiami tarp dviejų plokščių, dažnai pagamintų

iš etilenvinilacetato kopolimero, kuris gaminamas iš naftos chemijos

produkto – etileno. Kai yra saulės energijos, saulės baterijų sistema veikia be

akumuliatoriaus. Kai nėra pakankamai saulės energijos, neturintis baterijos

saulės energijos keitiklis jungiasi prie bendro maitinimo tinklo elektros.

Kaip ir bet koks įrankis, naudojamos saulės baterijos susidėvi. Nors

nėra judančių dalių, cheminės medžiagos laikui bėgant sensta, degraduoja

ir gali sugesti. Be to, saulės baterijas gali sugadinti audros ar vėjo blaškomos

nuolaužos. Dažniausiai pasitaikantys saulės baterijų pažeidimo būdai: šakos,

lapai, nuolaužos gali subraižyti saulės baterijų paviršių ir sumažinti gamina-

mos energijos kiekį. Jį taip pat gali sumažinti krušos, audros, blogas oras,

prasiskverbiantis vanduo. Nors saulės kolektoriai yra sandarūs (kaip ir buto

langai), tačiau gali atsirasti įtrūkių ir vanduo gali prasiskverbti į saulės bate-

rijos vidų. Žaibas taip pat gali padaryti niokojančią žalą saulės kolektoriams,

lemti prastovas ir išlaidas keičiant pažeistas dalis.

Vis plačiau diegiama hibridinė saulės energetikos sistema, kuri yra

prijungta prie tinklo su akumuliatoriaus saugykla. Joje yra specialus „išma-

nusis“ keitiklis, galintis perduoti nuolatinės srovės (DC) energiją į pastato

baterijas ir iš jų, o prireikus nukreipti pastato aprūpinimo elektra sistemą prie

išorinio kintamosios srovės (AC) maitinimo tinklo.

Saulės kolektorių savininkams kartais kelia nerimą, kad laikui bėgant

kolektoriai pagelsta. Išlaikyti saulės kolektorių atsparumą ultravioletinei spin-

duliuotei (UV) padeda etileno vinilo acetato (EVA) danga. Ilgainiui, dėl ilga-

laikio UV poveikio, EVA spalva pradeda keistis, todėl ji tampa geltona arba

ruda. Daug kur žmonės dar nusiteikę prieš saulės fermas. Jie nerimauja, kad

į žemę pateks cheminių medžiagų, arba kad saulės baterijų gamyba kenkia

aplinkai. Šie argumentai yra neteisingi, nes saulės baterijos pagamintos iš aliu-

minio, stiklo ir smėlio, kurie nepatenka į elektrinei naudojamą žemę. Saulės

baterijos padeda kovoti su visuotiniu atšilimu, nes gamindamos elektros

225

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

energiją mažina deginamo ir šiltnamio efektą sukeliančio iškastinio kuro

naudojimą. Saulės baterijos veikia daugiau nei 25 metus. Jos yra nepaprastai

patikimos, o jų ilgaamžiškumas nuolat didėja. Tyrimai rodo, kad saulės bate-

rijų gedimo procentas yra tik 0,05 %.

Saulės elementų arba fotovoltinė elektra per trumą laiką tapo prioritetine

elektros energijos vystymo kryptimi. Namas yra klasikinis pasyvaus saulės

baterijų naudojimo pavyzdys, jungiantis saulės šviesos, šildymo ir vėdinimo

sistemas į integruotą saulės energijos naudojimo paketą. Aktyvi saulės ener-

gijos įranga, tokia kaip siurbliai, ventiliatoriai ir reguliuojamieji langai, gali

papildyti pasyvų dizainą ir pagerinti sistemos veikimo naudingumą.

Saulės energija varomų automobilių kūrimas buvo inžinerinis tikslas nuo

XX a. devintojo dešimtmečio (5.44 pav.). Kai kuriose transporto priemonėse

saulės baterijos naudojamos pagalbinei energijai, pavyzdžiui, oro kondicio-

navimui – taip sumažinamos degalų sąnaudos.

2016 m. Žemės rutulį apskriejo šveicarų inžinierių sukurtas, vien foto-

voltine elektra varomas orlaivis „Solar Impulse 2“ (5.45 pav.).

1958 m. į kosminę erdvę pakilo pirmasis palydovas („Vanguard 1“, JAV),

aprūpinamas saulės energija. Saulės baterijos turi turėti didelį paviršiaus

plotą, kuris būtų nukreiptas į Saulę, kai erdvėlaivis juda. Didesnis atviras

paviršiaus plotas reiškia, kad daugiau saulės šviesos energijos galima paversti

elektros energija. Kadangi erdvėlaiviai turi būti maži, tai riboja pagaminamos

galios kiekį. Iki pat 1990-ųjų pradžios kosmose naudojamos saulės baterijos

5.44 pav. 2013 m. saulės energija varomų automobilių

lenktynių „Pasaulio saulės iššūkis“ Australijoje

nugalėtojas (Nuna 7.jpg. CC BY-SA 3.0)

226

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

5.45 pav. Pirmasis saulės energija varomas orlaivis

„Solar Impulse 2“, 2016 m. užbaigęs skrydį aplink

pasaulį (Solar Impulse SI2 pilote Bertrand Piccard

Payerne November 2014.jpg. CC BY-SA 4.0)

daugiausia naudojo kristalinio silicio saulės elementus. Nuo 1990 m. pr. juos

pakeitė galio arsenido saulės elementai, nes jie yra efektyvesni ir lėčiau degra-

duoja veikiant kosminei spinduliuotei. 1998 m. pradėta statyti Tarptautinė

kosminė stotis, kuri skrieja 400 kilometrų aukštyje ir saulės elementų bateri-

jos energija aprūpina visas stoties sistemas. 262 400 saulės elementų baterijos

užima apie 2 500 m2 plotą (5.46 pav.).

5.46 pav. Saulės baterijos Tarptautinėje kosminėje stotyje

(STS-115 ISS after undocking.jpg. Viešo naudojimo)

227

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Saulės energetika ir jos atšaka, saulės elementais konvertuojama į elektros

energiją šviesos spinduliuotė, šiuo metu išgyvena bumą. Daugybė publikacijų,

mokslinių tyrimų ir valstybių priimamų sprendimų šiai technologijai žada

šviesią ateitį. Ar po šia spindesio skraiste nesislepia kokios nors tamsesnės ar

kol kas neįvertintos dėmės arba grėsmės? Atsakant į šį klausimą, pirmiau-

sia reikėtų pažvelgti į didžiausias saulės energetikos problemas ir trūkumus.

Viena didžiausių problemų, kylančių dėl saulės energetikos technologijos, yra

ta, kad energija gaminama tik saulei šviečiant. Norint naudoti saulės bateri-

jas kaip pagrindinį elektros energijos šaltinį, reikalingos energijos kaupimo

sistemos arba jungtis su aukštos įtampos nuolatinės srovės elektros linijomis.

Tai reiškia, kad naktimis ir debesuotomis dienomis gamyba gali sulėtėti ar

net nutrūkti. Kol kas plėtrą stabdo saulės modulių efektyvumo problemos ir

didelės pradinės kapitalo išlaidos. Nors pati saulės energija yra nemokama,

saulės energijos rinkimo, konvertavimo ir saugojimo išlaidos iš pradžių gali

būti didelės. Saulės kolektorių gamybai naudojamos medžiagos gali sukelti

aplinkos taršą, saulės energetikos parkams reikia daug vietos. Yra nuomonių,

kad saulės energetika nėra tvari.

Pagrindiniai argumentai prieš saulės baterijas yra tokie, kad joms

išgauti, gaminti ir transportuoti reikia daugiau energijos ir iškastinio kuro

deginimo įrangos, nei sutaupoma. Dar viena problema atsiranda dėl to,

kad saulės energetika dažnai pagamina daugiausia energijos tada, kai jos

paklausa yra maža. Kitas argumentas – gamybos procese naudojamos

toksiškos cheminės medžiagos, kurios daro daugiau žalos nei naudos.

Gaminant plokštes, reikia šarminių cheminių medžiagų, tokių kaip natrio

hidroksidas ir vandenilio fluorido rūgštis, o gamybos procese susidaro

atliekų, išsiskiria šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Pasaulio fotoelektros

pajėgumai auga rekordiniu tempu, taip pat didėja ir saulės baterijų, kurių

eksploatavimo laikas baigėsi, atliekų našta. Daugelis šių, jau nefunkciona-

lių, plokščių išmetamos į sąvartynus, nors juose lieka vertingų elementų,

tokių kaip silicis, sidabras ir varis. Montuojant saulės baterijas ant stogų,

stiprus vėjas jas gali nuplėšti nuo jų laikiklių arba laikiklius nuo stogo ar

žemės. Gyvenimas šalia saulės energijos ūkio gali turėti tam tikrų trūkumų,

įskaitant sumažėjusį dirbamos žemės plotą, suprastėjusį aplinkos vaizdą ir

galimas saulės baterijų elektromagnetines bangas. Kai tūkstančiai saulės

228

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

baterijų įrengiama neužstatytose natūraliose vietose, jos išstumia laukinę

gamtą ir sunaikina jų buveines.

Plūduriuojanti saulės energetika

Pasauliniu mastu saulės fotovoltinės energijos gamybos pajėgumai per pasta-

rąjį XXI a. dešimtmetį išaugo beveik 12 kartų – nuo 72 GW 2011 m. iki

843 GW 2021 metais. Plūduriuojančių saulės energijos technologijų plėtra yra viena naujausių pastarųjų metų saulės fotovoltinės energijos plėtros tendencijų. Nuo Brazilijos Amazonės iki Japonijos plūduriuojančios saulės bateri-

jos visame pasaulyje – ši technologija išgyvena tikrą bumą. Dabar ji sudaro

3,6 % pasaulinės elektros energijos gamybos (5.47 pav.). Prognozuojama,

kad per ateinantį dešimtmetį ši technologijos rinka augs 43 % per metus.

Plūduriuojančios saulės fotovoltinės energijos gamybos įrenginiais padengus

tik 10 % visų pasaulio žmogaus sukurtų rezervuarų, įdiegta galia būtų 20

teravatų (TW), t. y. 20 kartų daugiau nei pasaulinė saulės fotovoltinė galia

šiandien (Gerretsen, I., 2022).

Plūduriuojantys saulės energijos įrenginiai turi išskirtinį pranašumą,

nes jie neužima vertingos žemės ploto. Vis dėlto, dėl techninių ir finansinių

suvaržymų, šiuo metu mažiau nei 1 % pasaulio saulės energijos įrenginių

5.47 pav. Dėl riboto ploto arba labai brangios žemės kai kurios

šalys daug investuoja į plūduriuojančius saulės energijos

ūkius (https://www.bbc.com/future/article/20221116-

the-floating-solar-panels-that-track-the-sun) 229

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

yra plūduriuojantys. Priežasčių yra įvairių – sūrus vanduo sukelia koroziją,

saulės elementų ar plokščių išdėstymas kampu plūduriuojančioje platformoje

yra sudėtingas ir brangus, o įrenginiai ant gėlo vandens telkinių susiduria

su pasipriešinimu, nes konkuruojama su kitomis veiklomis, tokiomis kaip

maudymasis, plaukiojimas valtimis ar žvejyba.

Plūduriuojančios platformos padeda spręsti ir kitą, įprastą saulės energe-

tiką kamuojančią problemą – neefektyvumą, kai saulės baterijos įkaista per

daug. Saulės baterijos gamina elektros energiją naudodamos saulės šviesos

spindulius, o ne jos šilumą. Tačiau kai jos per daug įkaista, jų naudingumas

mažėja. Taip yra todėl, kad šiluma paveikia plokštės elektronus, kurie saulės

energiją verčia elektra, o tai savo ruožtu mažina generuojamą įtampą ir elekt-

ros kiekį. Saulės fotovoltiniai elementai paprastai didžiausiu naudingumu

veikia 15–35 °C temperatūros intervale, tačiau jie gali įkaisti ir iki 65 °C, o

tai gerokai veikia elemento naudingumą. Plūduriuojančios saulės energijos

gamybos platformos artumas prie vandens sukuria papildomą vėsinimą ir

didina plokščių veikimo naudingumą. Susidarantis aušinimas net iki 15 %

padidina elektros energijos gamybą.

Yra ir kitų būdų, kaip padidinti saulės baterijų energijos gamybą – pavyz-

džiui, nuolat kreipti jas taip, kad jos sektų saulės kelią danguje, panašiai kaip

elgiasi saulėgrąžos, kurios dienos metu seka saulę iš rytų į vakarus. Plokštės

lėtai pasukamos kas kelias valandas dviem ašimis, naudojant mechaninį,

geoerdvinį ir šviesos jutiklius. Dar vienas saulės elektrinių platformų, esan-

čių ant vandens, trūkumas yra jų įrengimo sunkumai. Saulės sekimo sistemos

paprastai yra pritvirtintos prie žemės poliais, o juda tik platforma su saulės

baterijų moduliais. Siekiant užtikrinti stabilumą ant vandens, platformoje

būna sumontuoti sraigtai ir varikliai. Palyginti su įprastomis sistemomis,

plokštės, kurios seka saulę, gali padidinti energijos gamybą net 35 %, o pridė-

jus plokščių aušinimo efektą elektros gamyba gali padidėti ir iki 40 %.

Vietos plūduriuojančioms platformoms turi būti parenkamos atsar-

giai, kad potvyniai, audros, švartavimo ir inkaravimo sistemos nesugadintų

plokščių. Žinoma, saulės sekimo sistemos neturės didelės reikšmės vietovėse,

esančiose netoli pusiaujo, kur plokštės yra įrengiamos beveik horizontaliai ir

didžiąją dienos dalį yra nukreiptos į saulę.

230

E L E K T RON I KOS A PSU P T I S

Sekimo technologijos susiejimas su plūduriuojančiu fotovoltiniu elektros

gamybos įrenginiu padidina elektros gamybą, tačiau nauda neapsiriboja tuo,

nes plaukiojanti saulės energijos gamybos sistema padeda sumažinti vandens

garavimą, vėsina vandenį ir užkerta kelią toksiškų dumblių žydėjimo plitimui.

Dėl platesnio plūduriuojančios saulės energijos naudojimo gali atsirasti

ir ekologinių trūkumų. Plūduriuojančios saulės baterijos gali paveikti stra-

tifikaciją, t. y. vertikalų vandens sluoksnių pasiskirstymą pagal fizines savy-

bes. Padidėjus stratifikacijai apatiniame sluoksnyje gali pritrūkti deguonies,

gali susidaryti nepageidaujama maistinių medžiagų koncentracija ir nugaišti

žuvys.

Kol kas pagrindinės kliūtys, stabdančios tokių įrenginių diegimą pasau-

liniu mastu, yra didelė medžiagų (plieno, polimerų), reikalingų plokščių

statybai, kaina ir sudėtingas montavimas.

Per pastarąjį dešimtmetį plūduriuojančios saulės energetikos pajėgumai

labai išaugo – nuo 70 MWp 2015 m. iki 1 300 MWp 2020 m. Augimo dina-

mika rodo, kad plūduriuojančios saulės energetikos ateitis yra šviesi, o pasau-

linė rinka per ateinančius aštuonerius metus turėtų išaugti net penktadaliu.

231

VIETOJ EPILOGO

Technologijos lydi žmoniją nuo pat jos sąmoningos veiklos pradžios.

Gamta žmogui nesuteikė natūralios apsaugos, tokios kaip plunksnos ar

plaukai, ar kokios nors kriauklės, tinkančios apsisaugoti nuo oro ir kitų

negandų. Tūkstančius metų žmonėms išgyventi nuolat reikėjo maisto,

aprangos ir būsto. Maždaug prieš 72 000 m. pr. m. e. Sumatros saloje

(Indonezija) išsiveržė Tobos ugnikalnis. Manoma, kad tai buvo didžiausias

ugnikalnio išsiveržimas per pastaruosius 100 000 metų. Sprogimo debesys

pakilo į atmosferą iki 47 km aukščio. Didžiulė teritorija visoje Azijoje buvo

padengta 3–10 cm storio dulkių sluoksniu. Pelenai apdengė vandens šalti-

nius ir kaip cementas prisiklijavo prie augmenijos. Pelenų buvo aptikta net

Rytų Afrikoje, apie 7 300 km į vakarus nuo išsiveržimo epicentro. Dabar

mes kalbame apie klimato šiltėjimą, žmogaus veiklos sukeltą šiltnamio

efektą, o Tobos ugnikalnio katastrofa pasaulyje sukėlė vulkaninę žiemą,

kuri truko dešimtmečius. Dėl pasikeitusio klimato žmonių populiacija

beveik išnyko, nes įvairiais skaičiavimais, planetoje išliko tik apie 10 000

žmonių. Mažiausiai paveikta pasaulio dalis buvo Afrika, kur genetinė įvai-

rovė išlieka didelė ir iki šiol.

Prabėgus tiems 74 000 metų, įvyko žmonių populiacijos sprogimas ir

žmonės kolonizavo beveik visą planetą, darydami įtaką net atokiausiems

planetos kampeliams. Šiandien kiekvienas ežeras, miškas, kalnagūbris ar

kanjonas yra paliesti žmogaus veiklos. 2018 m. plastikinis maišelis buvo

rastas 10 898 m vandenyno gelmėse, o žmogaus sukurtos „amžinos“ poli-

merinės atliekos jau išbarstytos Everesto kalno šlaituose.

Tuo pačiu metu žmonija, pasitelkdama technologijas, išmoko skaidyti

atomus, nusiųsti į kosminę erdvę sudėtingą įrangą, stebėti tolimose galak-

tikose besiformuojančias planetas. 2022 m. duomenimis, pasaulyje gyvena

8 mlrd. žmonių, t. y. 800 000 kartų daugiau, negu buvo humanoidų, išgy-

venusių Tobos katastrofą. Mokslininkų skaičiavimu, idealus mūsų rūšies

būtybių skaičius planetoje būtų nuo 1,5 iki 2 mlrd. žmonių.

232

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Vienas pirmųjų perteklinio gyventojų skaičiaus

paminėjimų istoriniuose įrašuose mus pasiekia iš

Mesopotamijos XVII a. pr. m. e. Šumerų epe dievas

Enlilis nusprendžia paleisti negandas (marą, badą,

sausrą), kurios reguliariai, kas 1 200 metų, suma-

žintų žmonių skaičių (5.48 pav.). Apskaičiuota,

kad maždaug tuo metu, kai buvo parašytas šis epas,

pasaulio gyventojų skaičius siekė nuo 27 iki 50

milijonų.

Per kitą naująjį tūkstantmetį gyventojų didėjimas,

atrodo, nebuvo aktuali tema, kol senovės Graikijoje vėl 5.48 pav. Sėdinčio soste pradėta mąstyti apie šią problemą. Atėnuose gyvenęs šumerų dievo Enlilio

graikų filosofas Platonas (tikrasis vardas Aristoklas, skulpturėlė (God Enlil,

422–347 m. pr. m. e.) tikėjo griežta valstybės valdoma seated, from Nippur,

gyventojų kontrole ir manė, kad idealiame mieste

Iraq. 1800-1600

turi būti ne daugiau kaip 5 040 piliečių (5.49 pav.). BCE. Iraq Museum.

Jo nuomone, gyventojų pertekliaus problemą galima jpg. CC BY-SA 4.0)

spręsti steigiant kolonijas Juodosios jūros pakrantėse,

Mažojoje Azijoje, Egėjo jūros salose ir mažinant vartojimą. Taigi, Platonas

pradėjo diskusiją (kuri vis dar vyksta ir šiandien): ar problema yra žmonių

populiacijos dydis, ar jos naudojami ištekliai?

5.49 pav. Platonas Rafaelio freskoje,

Atėnų akademija (Sanzio 01 Plato

Aristotle.jpg. Viešo naudojimo)

233

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

5.50 pav. Senovės teologas Kvintas

Septimijus Florentas Tertulianas

(Tertullian.jpg. Viešo naudojimo)

Po Platono prireikė daugiau nei penkių šimtmečių, kol vėl paaštrėjo

pasaulinis žmonių populiacijos augimo mastas. Senovės krikščionių teolo-

gas Kvintas Septimijus Florentas Tertulijonas, gyvenęs romėnų mieste

Kartaginoje, manė, kad žmonės planetai tapo našta: „<...> nes gamta

mūsų nebegali išlaikyti“ (5.50 pav.). Jis dėstė savo mintis 200 m. mūsų eros

metais, kai bendras žmonių skaičius siekė 190–256 milijonus. Per ateinan-

čius 1 500 metų pasaulio žmonių skaičius išaugo daugiau nei tris kartus.

Galiausiai šis rūpestis virto panika.

1798 m. anglų dvasininkas Thomas Malthusas priėjo prie logiškos išva-

dos: visi žmonės turi valgyti, ir visi mėgsta seksą. Jo nuomone, šie paprasti

faktai galiausiai lems tai, kad žmonijos poreikiai viršys planetos atsargas

(5.51 pav.). Tuo metu, kai buvo paskelbta T. Malthuso teorija, planetoje

gyveno 800 mln. žmonių.

Žmonių populiacija kurį laiką greičiausia toliau augs, nepaisant bet

kokių galimų pastangų ją sumažinti. 1980 m. Kinija įvedė prieštaringai

vertinamą vieno vaiko politiką, kuri buvo plačiai vertinama kaip invazinis

gyventojų seksualinių ir reprodukcinių teisių pažeidimas, tačiau 2020 m.

šis ribojimas buvo atšauktas. Apskaičiavimai skiriasi, bet tikimasi, kad

„žmonių piką“ pasieksime maždaug 2070 ar 2080 metais. Tada planetoje

234

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

5.51 pav. Thomas Malthusas 1834 m.

(Thomas Robert Malthus Wellcome

L0069037 -crop.jpg. CC BY 4.0)

bus nuo 9,4 iki 10,4 mlrd. žmonių (Bricker, D.; Ibbitson, J., 2019). Šiandien

38 % Žemės paviršiaus naudojama maistui ar kitiems žmonėms skirtiems

produktams auginti. Pagal svorį žmonės sudaro 32 % sausumos stuburi-

nių, o laukiniai gyvūnai sudaro tik 1 % visų gyvūnų. Per tris dešimtmečius

(1970–2020 m.) laukinės gamtos populiacija sumažėjo dviem trečdaliais,

o pasaulio žmonių populiacija išaugo daugiau nei dvigubai.

Palydoviniai vaizdai rodo, kad daugelyje šalių, kiek akys užmato, plyti

dirbamos žemės plotai, nusėti keliais ir pastatų eilėmis. Kai kurie krašto-

vaizdžiai per kelis dešimtmečius dėl inžinerinių darbų ar miškų kirtimo

taip pasikeitė, kad juos vos galima atpažinti. Beveik visos aplinkos proble-

mos, su kuriomis šiuo metu susiduriama, – nuo klimato kaitos iki biologi-

nės įvairovės nykimo, vandens stygiaus ir žemėvaldos konfliktų – sietinos

su sparčiu žmonių skaičiaus augimu per pastaruosius kelis šimtmečius. Kita

vertus, daugelis aplinkosaugininkų mano, kad šiandien daugiausia aplin-

kos problemų kyla dėl vartojimo, o ne dėl per didelio gyventojų skaičiaus

(Sciubba, J. D., 2022).

Pasaulio gyventojai Žemėje pasiskirstę labai nevienodai (5.3 lentelė), todėl

klimato kaitos poveikis tirščiau apgyvendintose vietovėse juntamas labiau.

Pavyzdžiui, vienos tankiausiai apgyvendintų valstybių – Bangladešo – plotas

235

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

yra 2,27 karto didesnis nei Lietuvos, tačiau gyventojų tankis jame didesnis

net 23,8 karto, t. y. visoje valstybėje beveik prilygsta vidutiniam gyventojų

skaičiui Vilniaus mieste. Atskirai paėmus gyventojų tankumo dydį, nelabai

matysime realios situacijos, nes toks dydis atspindi tik vidutinę vertę. Jame

neatsižvelgiama į geografines sąlygas, pvz., negyvenamas sritis – dykumas,

kalnus. Vidutinis pasaulio gyventojų tankis yra 44,7 žm./km2. Šalis, kurių

gyventojų tankumas per 100 žm./km2, galima vadinti tankiai, o mažiau nei

20 žm./km2 – retai gyvenamomis (Lietuvos gyventojų tankis – 48 žm./

km2, Vilniaus – 1 354 žm./km2).

5.3 lentelė. Tankiausiai ir rečiausiai apgyventos valstybės

Tankiausiai apgyvendintos šalys

Gyventojų skaičius km2

Makao (Kinija)

21 185

Monakas

15 290

Singapūras

8 415

Malta

1 314

Bangladešas

1 199

Rečiausiai apgyvendintos šalys

Rusija

8,69

Kanada

3,89

Australija

2,99

Mongolija

1,95

Viename 2014 m. tyrime nustatyta, kad net ir kilus mirtinai pande-

mijai, katastrofiškam pasauliniam karui arba drakoniškai vieno vaiko

politikai, įgyvendinamai kiekvienoje planetos šalyje, iki 2100 m. planetos

gyventojų skaičius vis tiek išaugs iki 10 milijardų. Netgi įvykus tokio masto

nelaimei (gamtinei katastrofai, pasauliniam karui, pandemijai), kai per

kelerius metus žūtų du milijardai žmonių, vis vien iki 2100 m. žmonių skai-

čius planetoje išaugtų iki 8,5 milijardo. Informacinėje erdvėje vis dažniau

pasirodo publikacijų, nagrinėjančių milijardinės žmonių žūties scenarijus,

žmonės pamažu pratinami prie tokios slinkties neišvengiamumo.

236

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Kalbant apie technologijų grimasas, reikia pabrėžti apdairų rizikos

valdymą, kuris susijęs su blogu ir blogiausiu scenarijų vertinimu. Tvirtai

žinoma, kad technologijos daro įtaką klimato kaitai, nes gaminant tech-

nologines priemones ir technologijoms ar įrenginiams reikalingas žaliavas,

neišvengiamai išskiriama šiltnamio efektą sukeliančių dujų. Kita vertus,

tokie galimi klimato kaitos ateities scenarijai dar menkai suprantami. Kyla

įvairių klausimų:

• ar antropogeninė klimato kaita gali sukelti pasaulinį visuomenės

žlugimą ar net galutinį žmogaus išnykimą;

• koks yra klimato kaitos potencialas, galintis paskatinti masinį

išnykimą;

• kokie yra mechanizmai, galintys sukelti masinį žmonių mirtingumą

ir sergamumą;

• koks yra žmonių visuomenės pažeidžiamumas dėl klimato sukeltų

rizikos pakopų, pavyzdžiui, dėl konfliktų, politinio nestabilumo ir siste-

minės finansinės rizikos;

• kaip šiuos gausius įrodymus, kartu su kitais pasauliniais pavojais,

galima sujungti į „integruotą katastrofų vertinimą“?

Net ir neatsižvelgiant į blogiausius klimato kaitos atvejus, dabartinė

raidos trajektorija rodo, kad iki 2100 m. pasaulio temperatūra pakils

nuo 2,1 °C iki 3,9 °C. Jei visi iki 2030 metų prisiimti nacionaliniai

įsipareigojimai bus visiškai įgyvendinti, tai 2100 m. tikimasi 2,4 °C

atšilimo. Įvykdžius visus ilgalaikius įsipareigojimus ir tikslus, temperatūra

gali padidėti mažiau, tik iki 2,1 °C. Netgi šios optimistinės prielaidos

krypsta prie pavojingų Žemės sistemos raidos trajektorijų. Temperatūrų,

viršijančių ikiindustrines vertes daugiau nei 2 °C, Žemės paviršiuje nebuvo

nuo pat pleistoceno epochos (arba daugiau nei prieš 2,6 mln. metų).

Akademiniai tyrimai įspėja, kad atšilimas daugiau kaip 5 °C gali būti

„katastrofiškas“, o daugiau nei 6 °C – „neginčijama pasaulinė katastrofa“.

Žinoma, kad kylant temperatūrai didėja pavojus sveikatai, auga maisto

kainų šoko tikimybė. Net 50–75 % pasaulio gyventojų iki amžiaus pabai-

gos dėl didelio karščio ir drėgmės gali susidurti su gyvybei pavojingomis

klimato sąlygomis. Keturiuose didžiausiuose kukurūzų auginimo regio-

nuose (sudaro 87 % kukurūzų produkcijos) tikimybė, kad produkcijos

237

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

nuostoliai bus didesni nei 10 %, padidėja nuo 7 % per metus, kai tempe-

ratūra pakyla 2 °C, iki 86 %, kai temperatūra pakyla iki 4 °C (Kemp, L. ir

kt., 2022).

Yra daug galimų klimato kaitos sukeltų sergamumo ir mirtingumo

veiksnių, tačiau svarbiausiais klimato kaitos veiksniais, greičiausia, bus

nepakankama mityba ir badas, ekstremalūs oro reiškiniai, konfliktai ir

pernešėjų platinamos ligos. Juos dar labiau padidins mirtingumo augimas

dėl oro taršos ir jūros lygio kilimas (Butler, C. D., 2018).

Visuomenės rizikos veiksniai gali apimti konfliktus, ligas, politinius

pokyčius ir ekonomines krizes (5.4 lentelė). Klimato kaita neabejotinai

turi sudėtingą ryšį su konfliktais, ypač tose srityse, kuriose jau yra buvę

etninių konfliktų (5.52 pav.). Klimato kaita gali turėti įtakos infekcinių

ligų atsiradimui ir plitimui. Kaip ir COVID-19 atveju, epidemijos gali

sukelti pakopinį poveikį įvairioms visuomenės grandims. Ekologinio streso

ir stichinių nelaimių poveikis yra glaudžiai susijęs su visuomenės kultūrinio

„sandarumo“ (taisyklių griežtumu, tradicijų laikymusi, bausmių griežtumu

ir kt.) veiksniais.

5.4 lentelė. Pagrindinių rizikų terminų apibrėžtys

Terminas

Apibrėžtis

Rizika, kuri neveikia esant vienai sąlygai,

Latentinė rizika

bet tampa aktyvi esant kelioms sąlygoms.

Rizikos grandinės, atsirandančios, kai

Rizikos kaskada

neigiamas poveikis sukelia susietų pavojų rinkinį.

Galimi individualūs sutrikimai arba gedimai,

Sisteminė rizika

kurie gali virsti visos sistemos gedimu.

Ekstremalūs

Vidutinė pasaulinė paviršiaus temperatūra iki 2100 m. pakils

klimato pokyčiai

3 °C ar daugiau, palyginti su ikipramoniniu laikotarpiu.

Išnykimo rizika

Žmogaus išnykimo tikimybė per tam tikrą laikotarpį.

Išnykimo grėsmė

Įtikėtinas ir reikšmingas bendro išnykimo rizikos veiksnys.

Dėl visuomenės pažeidžiamumo, rizikos pakopų

Visuomenės

ir netinkamų reakcijų mažesnė žala gali virsti

pažeidžiamumas

pasauline katastrofine arba išnykimo rizika.

238

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

5.4 lentelė. (Tęsinys)

Terminas

Apibrėžtis

Reikšmingas socialinis politinis susiskaldymas ir (arba)

Visuomenės

valstybės žlugimas kartu su santykinai greitu, ilgalaikiu ir

žlugimas

dideliu kapitalo nuostoliu ir sistemų tapatumu. Tai gali

sukelti didelio masto mirtingumo ir sergamumo padidėjimą.

Tikimybė, kad per tam tikrą laikotarpį

Pasaulinės

(metus ar dešimtmečius) bus prarasta 25 %

katastrofos rizika

pasaulio gyventojų ir smarkiai sutriks svarbiausios

pasaulinės sistemos (pvz., maisto gamyba).

Įtikėtinas ir reikšmingas pasaulinės katastrofos

Pasaulinė

rizikos veiksnys; galimybė, kad klimato kaita gali

katastrofos grėsmė

tapti pasauline katastrofiška grėsme, kuri gali būti

vadinama „katastrofiška klimato kaita“.

Tikimybė, kad per tam tikrą laikotarpį

Visuotinė

(metus ar dešimtmečius) bus prarasta 10 % (ar daugiau)

sunaikinimo rizika

pasaulio gyventojų ir smarkiai sutriks svarbiausios

pasaulinės sistemos (pvz., atsiras maisto stygius).

Pasaulinė nykimo

Įtikėtinas ir reikšmingas pasaulinio nykimo rizikos veiksnys.

grėsmė

Pasaulinio atšilimo ir visuomenės pažeidžiamumo

Žaidimo pabaigos

lygiai, kurie laikomi pakankamai tikėtinais, kad

teritorija

klimato kaita keltų išnykimo grėsmę.

Blogiausias

Aukščiausias empiriškai ir teoriškai

atšilimo atvejis

tikėtinas visuotinio atšilimo lygis.

Įvairiais istoriniais etapais technologijos gelbėjo žmoniją nuo

nepriteklių, pandemijų ir ligų, tačiau dėl maisto, vandens, gamtinių išteklių

besivaržančios žmonių grupės kūrė vis baisesnius žmonių naikinimo ar

žudymo ginklus. Knygoje aprašytos technologijos – tai žvilgsnis į praeitį.

Kas kuriama ir kas vyksta po paslapčių skraiste už uždarų durų, galima tik

spėlioti.

239

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Globalus

atšilimas

Jūros lygio

Ekstremalūs oro

kilimas

reiškiniai

Ekonominis

netolygumas

Migracija

Ligų plitimas

Kariniai konfliktai

Mirtingumas

Biologinė

įvairovė

Valstybės

trapumas

Ekosistemų

paslaugos

Maisto, kuro ir

vandens stygius

5.52 pav. Priežastinis pasaulinio klimato blogėjimas arba priežastinių ryšių diagrama Čia valstybės trapumas reiškia silpną valdymą, ribotus administracinius gebėjimus, lėtines humanitarines krizes, nuolatinę socialinę įtampą, dažnus smurto arba ginkluoto konflikto proveržius, o ekosistemų paslaugos reiškia, kad augalai valo orą ir filtruoja vandenį, bakterijos skaido atliekas, bitės apdulkina gėles, medžių šaknys stabdo dirvos eroziją. Ištisinė

linija žymi sustiprintą grįžtamąjį ryšį, o punktyrinė linija žymi slopinamą grįžtamąjį ryšį

(Kemp, L. ir kt., 2022).

240

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Vertinant įvairių, senesnių ir naujausių, technologijų naudą ir grėsmes,

galima pateikti labai subjektyvią, palyginamąją įžvalgą, nes technologijos kūrė-

jai daugiau dėmesio skiria technologijos spindesiui, o kritikai – atsirandančioms

ar keliamoms grėsmėms (5.5 lentelė). Skaitytojas, remdamasis savo patirtimi

ir įžvalgomis, gali pats sudaryti Technologijos naudos ir Technologijos grėsmės sąvadą. Jeigu Technologijos naudos / Technologijos grėsmės požiūriu technologinės naujovės santykis yra 50 % / 50 %, – tokios technologijos turėtų kelti nerimą.

5.5 lentelė. Technologijų nauda ir grėsmės (10 balų – didžiausia nauda ar

grėsmė)

Technologijos nauda

Technologijos grėsmės

ija

is

is

la

la

Naudos sritys

ai ba

Pavojų sritys

Technolog

auda baN

Pavoj

Drabužiai, maisto medžioklė,

gijoslo

žemdirbystė, būsto, šventyklų,

Galimybė užpulti kaimynus ir

no 9,5

0,5

laidojimo pastatų ir

užvaldyti jų turimus išteklius.

nkstyvosios A tech

hidrotechninių statinių statyba.

linio uo

rand

Ilgaamžės radioaktyviosios

Palyginti pigi elektros

ėgainėse

atliekos, nesaugi gamyba

yba b

8

energijos ir šilumos gamyba,

2

am

(dėl žmogiškų klaidų,

ilimo j

nežymi aplinkos tarša.

technogeninių katastrofų).

ijos g

sk

rg

Ene

i

Nėra branduolinio sprogimo

lių

Nedidelis ilgaamžių

uo

ktoriaea

pavojaus, palyginti pigi elektros

9

1

radioaktyviųjų atliekų

os r

energijos ir šilumos gamyba,

Brand

laj

kiekis, brangi statyba.

są

nežymi aplinkos tarša.

241

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Technologijos nauda

Technologijos grėsmės

ija

is

is

la

la

Naudos sritys

ai ba

Pavojų sritys

Technolog

auda baN

Pavoj

e

Naudojama medicininei

noj

terapijai, gydymui

Dirbant su radioaktyviosiomis

dici

radioaktyviaisiais nuklidais.

medžiagomis reikia laikytis

ai me

Branduolinė medicina sukuria

griežtų saugumo taisyklių,

9,5

0,5

vaizdus naudodama spinduliuotę

kapsulės su radioaktyviaisiais

nuklid

iš kūno vidaus, o radiologija

nuklidais gali būti pamestos,

ioad

kuria vaizdus, taikydama

išmestos ar pavogtos.

R

kūnui išorinę spinduliuotę.

i

Žmonių grupė, turinti šių

Milžiniški sugriovimai,

linia

ai

ginklų, laiko juos gėriu, o

didžiulių teritorijų

uo

0

10

ginkl

žmonės, kuriems grasinama

radioaktyvioji tarša,

Brand

šiais ginklais, laiko juos blogiu.

egzistencinis pavojus gyvybei.

i

linia

Atominiai ledlaužiai,

Povandeniniai karo laivai,

uo

vailai 5

skirti darbui Arkties ar

5

radioaktyviųjų atliekų pavojai

Antarkties sąlygomis.

laivams baigus eksploataciją.

Brand

Herbicidai, fungicidai, zoocidai,

insekticidai, akaricidai,

Gali sukelti vėžį, Alzheimerio

ai

moliuskicidai, nematocidai,

ligą, apsigimimus, pažeisti

ticid

5

rodenticidai, baktericidai,

5

nervų ir endokrininę sistemas,

Pes

virucidai skirti veikti tam tikroms

užteršti orą, vandenį.

gyvosios gamtos formoms,

dažniausiai jas sunaikinant.

242

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Technologijos nauda

Technologijos grėsmės

ija

is

is

la

la

Naudos sritys

ai ba

Pavojų sritys

Technolog

auda baN

Pavoj

as)

Veiksminga priemonė įveikiant

ro-

an

Gali sukelti kasos, kepenų,

lo

roet

kai ku rias pandemijas (maliariją,

krūties vėžį, kelia didžiulę

dich

lo

5

buboninį marą, tripanosomozę,

5

T (

grėsmę gamtai ar gamtinės

D

vidurių šiltinę), priemonė

D

nil-trich

ekosistemos gyviams.

dideliems derliams gauti.

dife

gos

Nervus paralyžiuojančios,

troškinančios, odą

džia

žeidžiančios, bendrojo veikimo

0

Medžiagos kelia tik grėsmes.

10

nuodingosios medžiagos yra

ginklas, naudojamas kovojant

dingosios me

su išorės ar vidaus priešais, nuo

uoN

seniausių iki dabartinių laikų.

Menkai tvarkomos atliekos

Pakeitus natūralias medžiagas

teršia aplinką, kenkia

gos

polimerinėmis, daugelis

gyvūnams, per maisto

džia

daiktų tapo pigesni, lengvesni,

grandines ir vandenį patenka

saugesni ir ilgaamžiškesni.

8

2

į žmogaus organizmą ir

rinės me

2018 m. 62 % visame pasaulyje

yra kenksmingos sveikatai.

pagamintų tekstilės pluoštų

Naftą ir dujas paverčiant

Polime

buvo sintetiniai, pagaminti iš

plastiku, išsiskiria toksiškos

naftos chemijos produktų.

dujos, kurios teršia orą.

243

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Technologijos nauda

Technologijos grėsmės

ija

is

is

la

la

Naudos sritys

ai ba

Pavojų sritys

Technolog

auda baN

Pavoj

Natūralios ir sintetinės

tekstilės mišinių audinius

sunku atskirti ir panaudoti

pakartotinai. Dėl medvilnės

stilė

Būtybei be kailio – žmogui –

laukų plėtros Vidurinėje

ek

visais laikais buvo būtina

Azijoje, irigacinėse sistemose

inė t

apsisaugoti nuo gamtos

ir smėlynuose pradingo upės,

irbt

9

poveikio, t. y. nešioti drabužius.

1

r d

sunyko tų upių maitinama

Tekstilės pramonėje tiesiogiai

Aralo jūra. Plaunant

ir netiesiogiai visame pasaulyje

atūrali i

sintetiką, į vandenynus

N

dirba milijonai žmonių.

per metus išleidžiama apie

0,5 mln. tonų mikropluoštų.

Pasaulyje perdirbama

mažiau nei 1 % drabužių.

Modifikuoto organizmo genai

gali ištrūkti į aplinką. Kai kurie

genetiškai modifikuoti maisto

ugalai

Transgeniniai augalai,

produktai turi antibiotinių

i a

pasižymintys geresnėmis

savybių ir yra atsparūs virusams

uot

6

4

technologinėmis ir

ar ligoms. Valgant modifikuotą

odifik

maistinėmis savybėmis.

maistą, šie antibiotikai pereina

M

į valgančiojo organizmą ir

padaro tikruosius antibiotinius

vaistus mažiau veiksmingus.

24 4

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Technologijos nauda

Technologijos grėsmės

ija

is

is

la

la

Naudos sritys

ai ba

Pavojų sritys

Technolog

auda baN

Pavoj

i

Kaip labai galingas ginklas

Naudojamas bakterijų

šie produktai gali pasaulyje

avoja

sukurtas žmogaus insulinas.

r p

nužudyti daugybę žmonių.

a i

Augalai atsparūs herbicidams,

Modifikavimui naudojami

aud

vabzdžiams, šalnoms, kiti

virusai ir bakterijos, todėl

yra papildyti vitaminais,

baiminamasi, kad anksčiau

vimo n

6

polinesočiųjų riebalų rūgščių

4

ar vėliau galimi nutekėjimai

difika

kiekiu. Maisto produktų

iš laboratorijų. Genetiškai

gamyboje naudojamos

modifikuojant žmones,

pienarūgštės bakterijos, mielės,

inio mo

kyla etinių rūpesčių, kiek ši

fermentiniai preparatai, naujų

enet

technologija turėtų toli nueiti,

G

baltymų turintis pienas.

ar apskritai ją reikėtų naudoti.

Brangi technologija,

Nereikia žudyti gyvūnų, maža

inė mėsa

8

2

grėsmė kai kurioms

rbt

šiltnamio dujų emisija.

žemės ūkio kryptims.

Di

Robotai gali atlikti užduotis,

kurios yra pavojingos žmogui,

Nemažai tyrimų rodo,

dirbti žmonėms kenksmingoje

kad robotai gali pažeisti

ai

aplinkoje, atlikti monotoniškas,

nurodymus ir veikti

obot

dažnai pasikartojančias užduotis

savarankiškai, be žmogaus

i r

ir taip pakeisti žmogaus rankų

įsikišimo. Per ateinančius

inia

6

4

m

darbą. Naudojami gynyboje,

20 metų robotų-ginklų

medicinoje, žemės ūkyje,

naudojimas visiškai įsitvirtins.

utonoA

automobiliuose, aeronautikoje

Manymas, kad mašinos turės

ir kt. Nanorobotai gali būti

sąmonę, yra tik svajonė,

naudojami chirurginėms

kuri niekada neišsipildys.

procedūroms.

245

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Technologijos nauda

Technologijos grėsmės

ija

is

is

la

la

Naudos sritys

ai ba

Pavojų sritys

Technolog

auda baN

Pavoj

Vienas dronas per valandą gali

Bepiločių orlaivių spiečius

nupurkšti apie 12 hektarų, o

kelia mirtiną pavojų visur, nes

kartu valdant, pavyzdžiui, tris

toks spiečius gali akimirksniu

i

dronus, nupurškiamas plotas

čia

nužudyti bet ką, kas juda

trigubėja. Stichinių nelaimių

pie

sausumoje, ore ar jūroje,

4

(žemės drebėjimai, potvyniai)

6

užkirsti kelią priešininko

ronų s

metu būrys dronų galės ieškoti

D

judėjimui ir manevrams,

išgyvenusiųjų ir nukreipti juos

paralyžiuoti jo sistemų

saugiu keliu, pristatyti skubios

veikimą. Viena iš grėsmių yra

pagalbos reikmenis spąstuose

grėsmė žmogaus privatumui.

įstrigusiems žmonėms.

Žemės ūkyje svarbu nuolatinis

pasėlių mitybos poreikių,

laistymo, tręšimo, kenkėjų,

dirvožemio būklės, pastatų,

Galimas pavojus sveikatai

kelių, tiltų, tunelių, vandens

siejamas su išmaniųjų dulkių

ulkės

ir kanalizacijos vamzdžių,

įkvėpimu ar jų nurijimu.

8

elektros ir telekomunikacijų

2

Grėsmė privatumui,

iosios dan

tinklų stebėjimas. Įvairių

nes jas sunku aptikti,

Išm

atsargų kontrolė ir valdymas,

identifikuoti ar nuskaityti jų

transportuojant svarbus greitai

perduodamą informaciją.

gendančių prekių ir gyvūnų

(temperatūros, drėgmės,

aeracijos) stebėjimas.

246

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Technologijos nauda

Technologijos grėsmės

ija

is

is

la

la

Naudos sritys

ai ba

Pavojų sritys

Technolog

auda baN

Pavoj

Mobilieji telefonai yra

Per dažnas telefono

didžiausias mūsų laikų išradimas,

naudojimas sukelia stresą,

nes jokia kita technologija taip

nerimą, depresiją, miego

nepakeitė individo sąveikos su

sutrikimus ir santykių

nas

pasauliu. Tarpusavyje galima

problemas, abstinencijos

elefo

bendrauti su bet kuo, bet kada

simptomus, ypač pavojingas

8

ir bet kur: balsu, siunčiant

2

vaikams ir paaugliams, nes vis

žinutes, vaizdus ar pranešimus,

daugiau žmonių tampa nuo

obilusis tM

galima užsirašyti svarbius

jo priklausomi. Mobiliojo

įvykius, saugoti dokumentus,

telefono naudotojo judėjimą

siųsti atmintines ir el. laiškus,

galima stebėti, sekti nuotoliniu

stebėti ir kontroliuoti įvairius

būdu, klausytis pokalbių,

gyvenimo įvykius ir kt.

vykstančių šalia telefono.

Visi, turintys prieigą prie šių

Išmanusis būstas sujungia

stai

įrenginių, gali mus stebėti ir

namų sistemas, t. y. procesus,

girdėti, prieiti prie asmeninės

ieji bū

8

kuriuos anksčiau žmonės turėjo

2

an

informacijos, patekti į

valdyti rankiniu būdu, o dabar

Išm

namų tinklą bei pasiekti

jie valdomi automatiškai.

daug kitos informacijos.

247

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Technologijos nauda

Technologijos grėsmės

ija

is

is

la

la

Naudos sritys

ai ba

Pavojų sritys

Technolog

auda baN

Pavoj

Veido atpažinimo problemos

Veido atpažinimo

sprendimas turi didelį

technologijų trūkumai:

mokslinį poveikį, nes žmonių

i) kelia grėsmę privatumui;

atpažinimas yra pirmasis,

ii) pažeidžia asmens teises

tačiau svarbus žingsnis

ir laisvę; iii) galimas asmens

as

kuriant protingas mašinas,

duomenų pažeidžiamumas;

kurios gali veikti žmonių

iv) galimybė sukčiauti ar kitaip

tpažinim

6

4

aplinkoje. Teisėsauga, sienų

piktnaudžiauti; v) klaidos gali

kontrolė, mažmeninė prekyba,

įklampinti nekaltus žmones;

Veido a

mobiliosios technologijos,

vi) informuoto sutikimo ir

bankininkystė, finansai ir

skaidrumo stoka; vii) galimybė

kita – sparti veido atpažinimo

naudoti masiniam sekimui;

technologijos pažanga labai

viii) įsilaužėliai gali pavogti

palengvino įvairių sričių veiklą.

asmens duomenis.

Grėsmė asmens privatumui.

Virtualioji tikrovė gali būti

Virtualiosios tikrovės sistemos

ėrov

daug kur pritaikoma – nuo

renka virtualiosios realybės

ik

žaidimų ar pramogų iki

akiniuose integruotos

inė) t

medicinos, edukacijos ir verslo.

kameros informaciją apie

dirbt

9

Skirtingai nuo daugelio naujų

1

vartotojo judesius, balsą,

technologijų virtualiosios

garsą ir kita net tada, kai

tikrovės technologijos, gal dėl

pats vartotojas to nežino,

rtualioji (Vi

to, kad jos virtualios, žmonėms

o šie duomenys gali būti

didelių grėsmių nekelia.

nutekinti arba parduodami

trečiosioms šalims.

248

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Technologijos nauda

Technologijos grėsmės

ija

is

is

la

la

Naudos sritys

ai ba

Pavojų sritys

Technolog

auda baN

Pavoj

Savarankiškai važiuojantys

Stiprus lietus, rūkas, plikledis

automobiliai, traktoriai ar

ar sniegas gali pakenkti

sporto

kitos transporto priemonės,

savavaldės transporto

ran

nės

kuriose dirbtinis intelektas

priemonės jutikliams.

mo

8

2

visiškai valdo transporto

Savarankiškai važiuojantiems

prie

priemonę be jokios žmogaus

automobiliams kyla sunkumų

Savavaldės t

pagalbos, laikomos savavaldėmis

įvertinti pėsčiųjų, dviratininkų

transporto priemonėmis.

ir gyvūnų ketinimus.

Giliosios (išmaniosios)

klastotės gali būti naudojamos

siekiant šantažuoti ar

Gilusis (išmanusis) klastojimas

melagingai apkaltinti

ės

yra mašininė sintetinės medijos

pareigūnus arba politikus,

astot

5

technologija, naudojama

5

įvaizdžio pažeminimo,

Kl

tekstui ir vaizdo įrašams

šnipinėjimo ar įtakos

generuoti ar jais manipuliuoti.

tikslais. Klastočių kūrimą

galima vertinti ir teigiamai,

ir neigiamai, tačiau reikia

įvertinti ir jų keliamą pavojų.

Pasaulyje yra daugiau kaip

as

Visi prie interneto prijungti

trys milijardai mobiliųjų

įrenginiai, dar žinomi

vartotojų ir beveik aštuoni

nternet

7

kaip daiktų internetas, vis

3

milijardai daiktų interneto

tų i

labiau plinta, nes sukuria

įrenginių. Kiltų daug rizikų,

aikD

patogumo utopiją.

jei šis tinklas būtų pažeistas

arba į jį būtų įsilaužta.

249

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Technologijos nauda

Technologijos grėsmės

ija

is

is

la

la

Naudos sritys

ai ba

Pavojų sritys

Technolog

auda baN

Pavoj

as

Galimybė gaminti produktus

im

iš polimerų, metalų, betono.

Galimybė pasigaminti ginklus.

3D

9

1

Labai plati gaminių paletė,

Lėtas gamybos procesas.

spausdin

beveik nėra jokių taršių atliekų.

ikaet

Netaršios „žaliosios“ šiluminės

Atliekų sankaupos įrenginiams

9,5

0,5

Saulės

rg

ir elektros energijos gamyba.

baigus eksploataciją.

ene

Mokslininkai piešia įvairius ateities scenarijus, kuriuose technologijos

įvardijamos kaip svarbiausias žmonių gyvenimo ir veiklos įvykius lemian-

tis veiksnys. Kas laimės – technologijų spindesys ar jų grimasos, vis dėlto

priklausys nuo žmonių sprendimų, o ne nuo pačių technologijų.

250

Literatūra

Abernathy, M.; Houchard, J.; Puccetti, M.; Lambert, J. 1993. Debris

Correlation Using the Rockwell WorldView System. Proceedings of 1993

Space Surveillance Workshop. Prieiga per internetą: https://www.academia.

edu/34679504/Augmented_Reality_A_Review_of_Applications

All Types of Robots. 2016. Robot Park. Prieiga per internetą:

http://www.robotpark.com/All-Types-Of-Robots

Arafat, Y. 2018. The Sewing Needle History! Steemit. Prieiga per internetą:

https://steemit.com/interesting/@yeasir.arafat/the-sewing-needle-history

Arnold. 2020. What Is the Difference between a Deepfake and

Shallowfake? Prieiga per internetą: https://deepfakenow.com/

what-is-the-difference-between-a-deepfake-and-shallowfake/

Aulich, H. A.; Schulze, F. W.; Anspach, O. 2010. Large Scale Crystallisation

and Wafer Production – The Way to 2020, in: 25th European Photovoltaic

Solar Energy Conference and Exhibition/5th World Conference on

Photovoltaic Energy Conversion, Valencia, Spain, 1066–1072 p.

Bar, Š. 30 Times People Used 3D Printers and Created Brilliant Stuff. Art, Product Design. Prieiga per internetą: https://www.boredpanda.com/cool-3d-printed-

objects/?utm_source=google&utm_medium=organic&utm_campaign=organic

Bateman, J. 2020. Deepfakes and Synthetic Media in the Financial

System: 1–2 p. Summary. Prieiga per internetą: https://www.jstor.

org/stable/resrep25783.6#metadata_info_tab_contents

Ben-Arye, T.; Levenberg, S. 2019. Tissue Engineering for Clean

Meat Production. Frontiers in Sustainable Food Systems 3: 46. Prieiga

per internetą: https://doi.org/10.3389/fsufs.2019.00046

Ben-Arye, T.; Shandalov, Y.; Ben-Shaul, S.; Landau, S.; Zagury, Y.; Ianovici, I.;

Lavon, N.; Levenberg, S. 2020. Textured Soy Protein Scaffolds Enable the Generation

of Three-dimensional Bovine Skeletal Muscle Tissue for Cell-based Meat. Nature Food 1: 210–220 p. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1038/s43016-020-0046-5

Bhatt, Ch.; Dey, N.; Ashour, A. S. 2016. Internet of Things and Big Data Technologies in Next Generation Healthcare. Springer International Publishing AG.

251

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Blakemore, E. 2015. The First GMO Is 8,000 Years Old. Smithsonian

Magazine. Prieiga per internetą: https://www.smithsonianmag.

com/smart-news/first-gmo-8000-years-old-180955199/

Boas, Y. A.G. V. 2013. Overview of Virtual Reality Technologies. Prieiga per

internetą: https://static1.squarespace.com/static/537bd8c9e4b0c89881877356/t/53

83bc16e4b0bc0d91a758a6/1401142294892/yavb1g12_25879847_finalpaper.pdf

Bode, L.; Lees, D.; Golding, D. 2021. The Digital Face and Deepfakes on Screen.

Convergence: The International Journal of Research into New Media Technologies 27(4): 849–854 p. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1177/13548565211034044

Braun, D.; Krämer, K. 2022. Benefits of Recycling. Prieiga per internetą:

https://www.benefits-of-recycling.com/pvc/d-braun-and-k-krmer.html

Bricker, D.; Ibbitson, J. 2019. Empty Planet: The Shock

of Global Population Decline. Crown, 304 p.

Bridley, R.; Pasto, S. 2022. Military Drone Swarms and the Options to Combat

Them. Small Wars Journal. Prieiga per internetą: https://smallwarsjournal.

com/jrnl/art/military-drone-swarms-and-options-combat-them

Butler, C. D. 2018. Climate Change, Health and Existential Risks to

Civilization: A Comprehensive Review (1989–2013). International

Journal of Environmental Research and Public Health 15(10): 2266. Prieiga

per internetą: https://www.mdpi.com/1660-4601/15/10/2266

Byrne J.; Hoffman, S. M. 2020. Governing the Atom: The

Politics of Risk. New York: Routledge, 312 p.

Cameron, Ch. 2010. Military-Grade Augmented Reality Could Redefine

Modern Warfare. ReadWriteWeb. Prieiga per internetą: https://archive.

nytimes.com/www.nytimes.com/external/readwriteweb/2010/06/11/11re

adwriteweb-military-grade-augmented-reality-could-rede-44598.html

Campuzano, S.; Pelling, A. E. 2019. Scaffolds for 3D Cell Culture and Cellular

Agriculture Applications Derived from Non-animal Sources. Frontiers in Sustainable Food Systems, Vol. 3. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.3389/fsufs.2019.00038

Casini, M. 2022. Construction 4.0. Advanced Technology, Tools and Materials for the Digital Transformation of the Construction Industry. Woodhead Publishing, 525–581 p.

Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-821797-9.00008-8

252

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Chatterjee, S.; Sharma, Sh. 2019. Microplastics in our Oceans and

Marine Health. Reinventing Plastics, Special Issue 19, 54–61 p. Prieiga

per internetą: https://journals.openedition.org/factsreports/5257

Cheng, Y. W.; Shiwarski, D. J.; Ball, R. L.; Whitehead, K. A.; Feinberg, A. W.

2020. Engineering Aligned Skeletal Muscle Tissue Using Decellularized Plant-

derived Scaffolds. ACS Biomaterials Science & Engineering 6: 3046–3054 p.

Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.0c00058

Chesney, R.; Citron, D. K. 2018. Deep Fakes: A Looming Challenge for

Privacy, Democracy, and National Security. SSRN Electronic Journal.

Choudhury, D.; Tseng, T. W.; Swartz, E. 2020. The Business of

Cultured Meat. Trends in Biotechnology 38(6): 573–577 p. Prieiga

per internetą: https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2020.02.012

Collier, A. M. 1975. A Handbook of Textiles. Elsevier, 264 p. ISBN 978-0-08-018057-1.

Collignon, M. L.; Williams, A. 2020. What Are the Different

Types of Bioreactors? Biotech Blog. Prieiga per internetą: https://

www.pall.com/en/biotech/blog/types-of-bioreactor.html

Cooke, S. 2009. In Mortal Hands: A Cautionary History

of the Nuclear Age. USA: Bloomsbury, 512 p.

Dabrock, P. 2009. Playing God? Synthetic Biology as a Theological and

Ethical Challenge. Systems and Synthetic Biology 3: 47–54 p. Prieiga

per internetą: https://doi.org/10.1007/s11693-009-9028-5

Dan, Ch. 2016. GMOs Are Safe, but Don’t Always Deliver on Promises,

Top Scientists Say. National Public Radio. Prieiga per internetą: https://

www.npr.org/sections/thesalt/2016/05/17/478415310/top-scientists-say-

gmos-are-safe-but-dont-always-deliver-on-promises?t=1661155817666

Dannenberger, N. 2017. Die Deutschen und ihr Auto – Können

wir loslassen? Die Debatte. Prieiga per internetą: https://www.

die-debatte.org/autonomes-fahren-akzeptanz/

Datar, I.; Betti, M. 2010. Possibilities for an in Vitro Meat Production

System. Innovative Food Science & Emerging Technologies 11(1): 13–22 p.

Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1016/j.ifset.2009.10.007

Davis, K. S. 1971. The Deadly Dust: The Unhappy History of

DDT. American Heritage 22(2). Prieiga per internetą: https://www.

americanheritage.com/deadly-dust-unhappy-history-ddt

253

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Delgado, F. J.; Abernathy, M. F.; White, J.; Lowrey, W. H. 1999. Real-time 3-D Flight Guidance with Terrain for the X-38. Proceedings of the SPIE 3691: 149–156 p.

Dey, N.; Hassanien, A. E.; Bhatt, Ch.; Ashour, A. S.; Satapathy, S. Ch. 2018. Internet of Things and Big Data Analytics Toward NextGeneration Intelligence. Springer Cham, 549 p. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1007/978-3-319-60435-0

Donnellan, C. (ed.) 2004. Genetic Modification. Cambridge: Independence, 48 p.

Drew, H. 2015. The Trouble with the Internet of Things. London

Datastore. Greater London Authority. Prieiga per internetą: https://data.

london.gov.uk/blog/the-trouble-with-the-internet-of-things/

Drones and Operational Maneuverability. 2012. Global Guerrillas.

Prieiga per internetą: https://globalguerrillas.typepad.com/

globalguerrillas/2012/03/drones-and-operational-maneuverability.html

Elias, H. G. 1993. An Introduction to Plastics, Weinheim: VCH, 350 p.

Excell, J.; Nathan, S. 2010. The Rise of Additive Manufacturing.

The Engineer. Scientific Research. An Academic Publisher. Prieiga

per internetą: http//www.theengineer.co.uk/in-depth/the-big-

story/the-rise-of-additive-manufacturing/1002560.article

Fahimi, F. 2009. Autonomous Robots. Modelling, Path Planning,

and Control. New York: Springer, 340 p. Prieiga per internetą:

https://doi.org/10.1007/978-0-387-09538-7

Feldman, D. 2008. Polymer History. Designed Monomers and Polymers 11(1):

1–15 p. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1163/156855508X292383

Fletcher, J. 2018. Deepfakes, Artificial Intelligence, and Some Kind of Dystopia:

The New Faces of Online Post-fact Performance. Theatre Journal 70(4):

455–471 p. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1353/TJ.2018.0097

Freinkel, S. 2011. Plastics: A Toxic Love Story. Mariner Books, 336 p.

Gates, K. A. 2011. Our Biometric Future: Facial Recognition Technology

and the Culture of Surveillance, in: Critical Cultural Communication

2. NYU Press, 274 p. ISBN-13 978-0814732106

Gerretsen, I. 2022. The Floating Solar Panels that Track the Sun. BBC/

Future Planet. Prieiga per internetą: https://www.bbc.com/future/

article/20221116-the-floating-solar-panels-that-track-the-sun

Ghosh, P. 2023. What Is Gene-edited Food and Is It Safe to Eat? Prieiga per

internetą: https://www.bbc.com/news/science-environment-64559210

254

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Gibson, D. G.; Glass, J. I.; Lartigue, C.; Noskov, V. N.; Chuang, R. Y.;

Algire, M. A. ir kt. 2010. Creation of a Bacterial Cell Controlled by a

Chemically Synthesized Genome. Science 329(5987): 52–56.

Gillis, A. S. 2021. What Is the Internet of Things (IoT)?

TechTarget Network. Prieiga per internetą: https://www.techtarget.

com/iotagenda/definition/Internet-of-Things-IoT

Gissibl, T.; Thiele, S.; Herkommer, A.; Giessen, H. 2016. Two-photon Direct Laser

Writing of Ultracompact Multi-lens Objectives. Nature Photonics 10: 554–560 p.

Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1038/NPHOTON.2016.121

Goeddel, D. V.; Kleid, D. G.; Bolivar, F.; Heyneker, H. L.; Yansura, D. G.;

Crea, R.; Hirose, T.; Kraszewski, A.; Itakura, K.; Riggs, A. D. 1979. Expression

in Escherichia coli of Chemically Synthesized Genes for Human Insulin.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

76(1): 106–110. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1073/pnas.76.1.106

Gorey, C. 2019. China to Build Gigantic, Experimental Nuclear Icebreaker

to Enter Arctic Arena. Siliconrepulblic. Prieiga per internetą: https://www.

siliconrepublic.com/machines/gigantic-experimental-nuclear-icebreaker-china

Gross, J. A. 2021. In Apparent World First, IDF Deployed Drone Swarms in Gaza

Fighting. The Times of Izrael. Prieiga per internetą: https://www.timesofisrael.

com/in-apparent-world-first-idf-deployed-drone-swarms-in-gaza-fighting/

Guitton, M. J. 2021. Fighting the Locusts: Implementing Military Countermeasures

Against Drones and Drone Swarms. Scandinavian Journal of Military Studies 4(1): 26–36 p. Prieiga per internetą: https://sjms.nu/articles/10.31374/sjms.53/

Haagsman, H. P.; Hellingwerf, K. J.; Roelen, B. A. J. 2009. Production of Animal Proteins by Cell Systems. Universiteit Utrecht: Faculty of Veterinary Medicine, 13–14 p.

Hamann, H.; Schmickl, Th. 2012. Modelling the Swarm: Analysing

Biological and Engineered Swarm Systems. Mathematical and

Computer Modelling of Dynamical Systems 18(1): 1–12 p.

Harwell, D. 2019. Top AI Researchers Race to Detect ʽDeepfakeʼ

Cideos: ʽWe Are Outgunnedʼ. The Washington Post. Prieiga per

internetą: https://www.washingtonpost.com/technology/2019/06/12/

top-ai-researchers-race-detect-deepfake-videos-we-are-outgunned/

Henley, P. 2011. Iter: The Worldʼs Most Expensive Scientific Gamble? Prieiga per internetą: https://www.bbc.com/news/science-environment-16170550

255

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Hest, D. 2012. New Driverless Tractor, Grain Cart Systems Coming this Year.

Farm Industry News. Prieiga per internetą: https://www.farmprogress.com/

technology/new-driverless-tractor-grain-cart-systems-coming-this-year

Hewitt, Ch.; Politis, I.; Amanatidis, Th.; Sarkar, A. 2019. Assessing Public

Perception of Self-driving Cars: The Autonomous Vehicle Acceptance Model.

Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1145/3301275.3302268

Hirst, K. K. 2019. Bow and Arrow Hunting. ThoughtCo. Prieiga per internetą:

https://www.thoughtco.com/bow-and-arrow-hunting-history-4135970

History of Industrial Robots. 2012. International Federation of Robotics. Prieiga per internetą: https://web.archive.org/web/20121224213437/http://www.ifr.org/

uploads/media/History_of_Industrial_Robots_online_brochure_by_IFR_2012.pdf

Hollings, A. 2020. America’s Military Drones Are Probably a Lot Bigger than

You Think. Sandboxx. Prieiga per internetą: https://www.sandboxx.us/blog/

americas-military-drones-are-probably-a-lot-bigger-than-you-think/

Holubowicz, G. 2020. Extinction Rebellion sʼempare des deepfakes.

Journalism.Design (in French). Prieiga per internetą: https://journalism.

design/les-deepfakes/extinction-rebellion-sempare-des-deepfakes/

How Much Nuclear Power Does the UK use and is it Safe? 2022. BBC News.

Prieiga per internetą: https://www.bbc.com/news/business-59212992

Hu, G.; Tay, W. P.; Wen, Y. 2012. Cloud Robotics: Architecture, Challenges and Applications. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1109/MNET.2012.6201212

Iyer, V.; Gaensbauer, H.; Daniel, Th. L.; Gollakota, Sh. 2022. Wind Dispersal of Battery-free Wireless Devices. Nature 603(7901): 427–433 p. Prieiga per

internetą: https://doi.org/10.1038/s41586-021-04363-9. Epub 2022 Mar 16

James, C.; Kratiger, A. F. 1996. Global Review of the Field Testing and

Commercialization of Transgenic Plants: 1986 to 1995 (PDF). The International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications, 44 p. Prieiga per internetą: https://

www.isaaa.org/resources/publications/briefs/01/download/isaaa-brief-01-1996.pdf

Kemp, L.; Xu, Ch.; Depledge, J.; Lenton, T. M. 2022. Climate Endgame:

Exploring Catastrophic Climate Change Scenarios. Proceedings of the

National Academy of Sciences of the United States of America 119(34).

Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1073/pnas.2108146119

256

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Kietzmann, J.; Lee, L. W.; McCarthy, I. P.; Kietzmann, T. C. 2020.

Deepfakes: Trick or Treat? Business Horizons. 63(2): 135–146 p. Prieiga

per internetą: https://doi.org/10.1016/j.bushor.2019.11.006

Kim, W.; Lee, H.; Lee J.; Atala A.; Yoo J. J.; Lee, S. J.; Kim, G. H. 2020.

Efficient Myotube Formation in 3D Bioprinted Tissue Construct by

Biochemical and Topographical Cues. Biomaterials 230: 119632. Prieiga

per internetą: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2019.119632

Kinkela, D. 2011. DDT & The American Century: Global Health,

Environmental Politics, and the Pesticide that Changed the World.

Chapel Hill: University of North Carolina Press, 272 p.

Kiru, M. U. 2016. A Critical Review of the Challenges, Threats, and

Drawbacks of Humanoid and Autonomous Robots. International

Journal of Technology & Engineering 4(3): 135–150 p.

Kishore, A. 2019. What Is a Deepfake and How Are They Made? Prieiga per

internetą: https://web.archive.org/web/20191108161241/ https://www.online-

tech-tips.com/computer-tips/what-is-a-deepfake-and-how-are-they-made/

Kourouthanassis, P.; Boletsis, C.; Bardaki, C.; Chasanidou, D. 2015. Tourists

Responses to Mobile Augmented Reality Travel Guides: The Role of Emotions

on Adoption Behavior. Pervasive and Mobile Computing 18: 71–78 p.

Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1016/j.pmcj.2014.08.009

Kumar, S.; Nasim, B. P.; Abraham, E. 2018. Nanorobots a Future Device

for Diagnosis and Treatment. Journal of Pharmacy and Pharmaceutics.

Kyriakidis, M.; Happee, R.; Winter, J. C. F. 2015. Public Opinion on Automated

Driving: Results of an International Questionnaire among 5000 Respondents.

Transportation Research Part F: Traffic Psychology and Behaviour 32: 127–140 p.

Laestadius, L. I. 2015. Public Perceptions of the Ethics of Invitro Meat:

Determining an Appropriate Course of Action. Journal of Agric Environ Ethics. 28: 991–1009 p. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1007/s10806-015-9573-8

Lapenna, S. 2022. What is Internet of Things (IoT)? 139+1

Definitions since 1999. Real Technologies. Prieiga per internetą:

https://www.rtsrl.eu/blog/what-is-internet-of-things-iot/

Lassen, N. A.; Ingvar, D. H. 1961. Quantitative Determination of Regional

Cerebral Blood-flow in Man. The Lancet 278(7206): 806–807 p. Prieiga

per internetą: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(61)91092-3

257

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Lassen, N. A.; Ingvar, D. H.; Skinhøj, E. 1978. Brain Function

and Blood Flow. Scientific American 239(4): 62–71 p. Prieiga per

internetą: https://doi.org/10.1038/scientificamerican1078-62

Lavaa, A. 2021. Everything You Need to Know about

Monocrystalline Solar Panel. Prieiga per internetą: https://www.

linquip.com/blog/what-is-a-monocrystalline-solar-panel/

Leggett, Th. 2018. Who Is to Blame for ʽSelf-driving Carʼ Deaths? BBC News.

Prieiga per internetą: https://www.bbc.com/news/business-44159581

Ličina, S.; Schewe, Ch. 2009. Humanoid Robots. Prieiga per internetą: https://tams.

informatik.uni-hamburg.de/lectures/2008ws/seminar/ra/PDF/humanoid-robots.pdf

Lim, H. S. M; Taeihagh, A. 2019. Algorithmic Decision-making in AVs:

Understanding Ethical and Technical Concerns for Smart Cities. Sustainability

11(20): 5791. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.3390/su11205791

Lin, P.; Bekey, G.; Abney, K. 2008. Autonomous Military Robotics: Risk, Ethics,

and Design. Prepared For: US Department of Navy, Office of Naval Research, version 1.0.9. Prieiga per internetą: https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA534697.pdf

Liu, Ch. P.; Chang, M. W.; Chuang, Ch. L. 2014. Effect of Rapid Thermal

Oxidation on Structure and Photoelectronic Properties of Silicon Oxide in

Monocrystalline Silicon Solar Cells. Current Applied Physics 14(5): 653–658 p.

Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1016/j.cap.2014.02.017

Lombard, M.; Phillipson, L. 2010. Indications of Bow and Stone-tipped Arrow Use 64,000 Years Ago in KwaZulu-Natal, South Africa. Antiquity 84(325): 635–648 p.

Lombard, M.; Haidle, M. N. 2012. Thinking a Bow-and-arrow Set:

Cognitive Implications of Middle Stone Age Bow and Stone-tipped Arrow

Technology. Cambridge Archaeological Journal 22(2): 237–264 p.

Mackenzie, D. 1994. Transgenic Tobacco is European First. New

Scientist. Prieiga per internetą: https://www.newscientist.com/article/

mg14219301-100-transgenic-tobacco-is-european-first/

Marshall, P. 2016. Robotics and the Economy. Should Workers Fear

Increasing Automation? CQ Researcher. Prieiga per internetą: https://library.

cqpress.com/cqresearcher/document.php?id=cqresrre2015092500

McClellan, J. E.; Dorn, H. 2006. Science and Technology in World History: An

Introduction. Johns Hopkins University Press, 496 p. ISBN 978-0-8018-8360-6.

258

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Meisenzahl, M. 2019. This Building in Dubai Is the Largest 3D-printed

Structure in the World – and it Took Just 3 Workers and a Printer to

Build it. Insider. Prieiga per internetą: https://www.businessinsider.

com/dubai-largest-3d-printed-building-apis-cor-photos-2019-12

Mellor, J. 1999. Radioactive Waste and Russiaʼs Northern Fleet: Sinking

the Principles of International Environmental Law. Denver Journal

of International Law & Policy 28(1). Prieiga per internetą: https://

digitalcommons.du.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1509&context=djilp

Merten, O. W. 2015. Advances in Cell Culture: Anchorage Dependence.

Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 370(1661): 20140040. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1098/rstb.2014.0040

Morgan, S. 2009. Superfoods: Genetic Modification of Foods. Heinemann Library, 64 p.

Mountney, P.; Giannarou, S.; Elson, D.; Yang, G. Z. 2009. Optical

Biopsy Mapping for Minimally Invasive Cancer Screening. Medical Image

Computing and ComputerAssisted Intervention – MICCAI 2009. Prieiga

per internetą: https://doi.org/10.1007/978-3-642-04268-3_60

Nuro Set to Be Californiaʼs First Driverless Delivery Service. 2020. BBC News.

Prieiga per internetą: https://www.bbc.com/news/technology-55438969

Oldstone, M. 2010. Viruses, Plagues, and History: Past,

Present and Future. Oxford University Press, 383 p.

Overby, S. 2019. Augmented Reality (AR) vs. Virtual Reality (VR): What’s the Difference? The Enterprisers Project. Prieiga per internetą: https://

enterprisersproject.com/article/2019/10/ar-vs-vr-whats-difference

Pacey, A. 1991. Technology in World Civilization: A

ThousandYear History. The MIT Press, 250 p.

Pardo, N. 2013. Underwater City: 3D Printed Reef Restores Bahrain’s

Marine Life. Product Lifecycle Stories. Prieiga per internetą: https://

www.forbes.com/sites/ptc/2013/10/21/3d-printed-reef-restores-

marine-life-in-the-persian-gulf-3/?sh=7a27a7354f83

Pawar, G. B. 2020. Drone Swarm Technology and its Impact on Future

Warfare. The Daily Guardian. Prieiga per internetą: https://thedailyguardian.

com/drone-swarm-technology-and-its-impact-on-future-warfare/

259

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Perrow, Ch. 2013. Nuclear Denial: From Hiroshima to Fukushima.

Bulletin of the Atomic Scientists 69(5): 56–67 p. Prieiga per

internetą: https://doi.org/10.1177/0096340213501369

Pike, J. 2000. 941 Typhoon – Russian and Soviet Nuclear Forces. Prieiga

per internetą: https://nuke.fas.org/guide/russia/slbm/941.htm

Poeter, D. 2012. Could a ‘Printable Gun’ Change the World?

PC Magazine. Prieiga per internetą: https://www.pcmag.com/

archive/could-a-printable-gun-change-the-world-301934

Regoli, N. 2018. 27 Big Advantages and Disadvantages of Genetically

Modified Foods. Connectus. Prieiga per internetą: https://connectusfund.

org/27-big-advantages-and-disadvantages-of-genetically-modified-foods

Rouse, M. 2007. Nano Robot. Prieiga per internetą: http://

www. easybib.com/mla-format/website-citation

Sanders, A. W. 2017. Drone Swarms. A Monograph. Prieiga per

internetą: https://apps.dtic.mil/sti/citations/AD1039921

Sciubba, J. D. 2022. 8 Billion and Counting: How Sex, Death, and

Migration Shape Our World. W. W. Norton & Company, 304 p.

Shedlock, M. 2013. 3D-printing Spare Human Parts; Ears and Jaws Already,

Livers Coming up; Need an Organ? Just Print it. MISH’S Global Economic

Trend Analysis. Prieiga per internetą: http://globaleconomicanalysis.

blogspot.com/2013/08/3d-printing-spare-human-parts-ears-and.html

Slyusar, V. 2019. Augmented Reality in the Interests of ESMRM and Munitions

Safety. Prieiga per internetą: https://www.researchgate.net/publication/334573271_

Augmented_reality_in_the_interests_of_ESMRM_and_munitions_safety

Smith, C. W.; Cotton, J. T. 1999. Cotton: Origin, History, Technology, and Production.

John Wiley and Sons. Technology & Industrial Arts, 863 p. ISBN 0-471-18045-9.

Smyth, S. J. 2020. The Human Health Benefits from GM Crops. Plant Biotechnology

Journal 18(4): 887–888 p. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1111/pbi.13261

Sonnenberg, J. 2015. Shoot to Kill: Control and Controversy in the

History of DDT Science. Stanford Journal of Public Health. Prieiga

per internetą: https://web.stanford.edu/group/sjph/cgi-bin/sjphsite/

shoot-to-kill-control-and-controversy-in-the-history-of-ddt-science/

Sovacool, B. K. 2011. Contesting the Future of Nuclear Power: A Critical Global

Assessment of Atomic Energy. World Scientific Publishing Company, 296 p.

260

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Sparrow, R.; Cohen, G. 2015. Genetically Engineering Humans: A Step too

Far? The Pharmaceutical Journal. Prieiga per internetą: https://pharmaceutical-

journal.com/article/opinion/genetically-engineering-humans-a-step-too-far

Sparrow, R. 2007, Killer Robots. Journal of Applied Philosophy 24(1): 62–77 p.

Stan, L. S. Z.; Anil, K. J. (ed.), 2005. Handbook of Face Recognition.

Springer Science & Business Media, 408 p. ISBN 9780387405957.

Statt, N. 2019. Thieves Are Now Using AI Deepfakes to Trick

Companies into Sending them Money. The Verge. Prieiga per

internetą: https://www.theverge.com/2019/9/5/20851248/

deepfakes-ai-fake-audio-phone-calls-thieves-trick-companies-stealing-money

Statement Regarding a Collision between a Pedestrian and a Toyota

e-Palette Vehicle at the Tokyo 2020 Olympic and Paralympic Athletes’

Village. 2021. Announcement. Toyota Times. Prieiga per internetą:

https://global.toyota/en/newsroom/corporate/35952477.html

Steinfeld, H.; Gerber, P.; Wassenaar, T.; Castel, V.; Rosales, M.; De Haan,

C. 2006. Livestock’s Long Shadow: Environmental Issues and Options.

Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome, Italy.

Prieiga per internetą: https://www.fao.org/3/a0701e/a0701e00.htm

Tanner, D.; Fitzgerald, J. A.; Phillips, B. R. 1989. The Kevlar Story – an Advanced

Materials Case Study. Angewandte Chemie International Edition in English 28(5): 649–654 p. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1002/anie.198906491

Tayler, K. M.; Harris L. A. 2021. Report on Deep Fakes and National

Security. Congressional Research Service, 1 p. Prieiga per internetą: https://

news.usni.org/2022/06/08/report-on-deep-fakes-and-national-security

Tuomisto, H. L.; Teixeira de Mattos, M. J. 2011. Environmental Impacts of

Cultured Meat Production. Environmental Science & Technology 45(14):

6117–6123 p. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1021/es200130u

Types of Bioweapons. 2015. The Middlebury Site Network. Prieiga per internetą:

https://sites.middlebury.edu/bioweapons/types-of-bioweapons/

Typhus in Naples. 2014. Life 28 (1944): 35. Prieiga per internetą: https://

books.google.lt/books?id=U1QEAAAAMBAJ&redir_esc=y

Upadhyaya, H. M.; Razykov, T. M.; Ferekides, C. S.; Morel, D.;

Stefanakos, E.; Ullal, H. S. 2011. Solar Photovoltaic Electricity: Current

Status and Future Prospects. Solar Energy 85(8): 1580–1608 p.

261

T ECH NOLOGI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Vaezi, M.; Seitz, H.; Yang, Sh. 2013. A Review on 3D Micro-additive Manufacturing

Technologies. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 67: 1721–1754 p. Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1007/s00170-012-4605-2

Vallance, Ch. 2022. 3D Printed Guns: Warnings over Growing Threat of 3D Firearms.

BBC News. Prieiga per internetą: https://www.bbc.com/news/technology-63495123

Verlinden, J. C.; Horvath, I. 2010. The Enablers for Interactive Augmented

Prototyping. International Journal of Product Development 11(1/2): 62–88 p.

Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1504/IJPD.2010.032990

Quigley, J. T. 2013. Chinese Scientists Are 3D Printing Ears and Livers – With

Living Tissue. Tech Biz. The Diplomat. Prieiga per internetą: https://thediplomat.

com/2013/08/chinese-scientists-are-3d-printing-ears-and-livers-with-living-tissue/

Wan, Ch. 2021. The Helpful Future of Smart Home Automation Is Sooner

than You Think. Ambiq. Prieiga per internetą: https://ambiq.com/blog/

the-helpful-future-of-smart-home-automation-is-sooner-than-you-think/

Wechsler, H. 2009. Reliable Face Recognition Methods: System Design, Implementation and Evaluation. Springer Science & Business Media, 329 p. ISBN 9780387384641.

Wortmann, F., Flüchter K. 2015. Internet of Things. Technology and Value

Added. Business & Information Systems Engineering 57(3): 221–224 p.

Prieiga per internetą: https://doi.org/10.1007/s12599-015-0383-3

262

A lg irda s Vaclova s Va l iu l is

T ECH NOLO GI J Ų SPI N DE S YS I R GR I M A SOS

Vilnius: LĮ „Kriventa“, 2023, 264 p.

ISSN 2351-5368

ISBN 978-9986-08-096-1

Redagavo Sandra Tamulionienė

Maketavo Regina Kunigėlienė

Išleido LĮ „Kriventa“

V. Pietario g. 5-3, 03122 Vilnius

kriventa@kriventa.lt

www.kriventa.lt

Tiražas 300 egz.

„TECHNOLOGIJŲ SPINDESYS IR GRIMASOS“ − dvidešimt devintoji

ALGIRDAS VACLOVAS VALIULIS

Lietuvos mokslų akademijos iniciatyva leidžiamos

mokslo populiarinimo serijos MOKSLAS VISIEMS knyga.

Knygos autorius prof. habil. dr. ALGIRDAS VACLOVAS VALIULIS –

TECHNOLOGIJŲ

mechanikos inžinierius, medžiagotyrininkas, Lietuvos mokslų

akademijos narys emeritas, Vilniaus Gedimino technikos

universiteto (VILNIUS TECH) profesorius emeritas.

ASOS

SPINDESYS

Žmonės nuo pat seniausiųjų laikų, kai atsirado Homo sapiens,

sukūrė begalę įrankių, medžiagų ir technologijų. Knyga skirta

pažvelgti į sukurtų technologijų atnešamą gėrį ir į jų tamsiąją,

RIM

dažnai nematomą pusę. Daugelyje visuomenių technologijos

R G

IR GRIMASOS

padėjo ar padeda gerinti ekonomikos būklę, tačiau nemažai

technologinių procesų didina aplinkos taršą, eikvoja gamtinius

LIULIS

išteklius, daro didelę žalą gamtai ir dažnai kenkia pačiam kūrėjui.

Gilinantis į technologijų raidą galima įžvelgti daug dvilypumų,

S VA

nes kylančios technologijos spindesys dažnai juos užgožia ar

NDESYS I

jų nesureikšmina. Ši knyga, anaiptol, neskirta kokioms nors

PI

studijoms, o aprašomų technologijų pasirinktis daugiausia

susijusi su jų globaliu poveikiu visuomenei ir aplinkai. Knyga gali

CLOVA

būti naudinga įvairių socialinių grupių žmonėms, besidomintiems

technologijų kūrimu ir norintiems matyti ne tik technologijų

spindesį, bet ir jų keliamas grėsmes.

ALGIRDAS VA

TECHNOLOGIJŲ S

Document Outline

Technologiju spindesys virselis01 OK pirmas

Valiulis(int).pdf

_Hlk113786850

_Hlk117758696

_Hlk117758553

_Hlk117759285

_Hlk113293967

_Hlk113294228

_Hlk113294407

_Hlk121656104

_Hlk121656206

_Hlk121656529

_Hlk121656668

_Hlk121656762

_Hlk121656848

_Hlk121656926

_Hlk121657029

_Hlk121657122

_Hlk121657239

_Hlk121657330

_Hlk113296075

_Hlk124095796

_Hlk113352666

_Hlk113352619

_Hlk127345946

_Hlk113352952

_Hlk130632430

_Hlk118042483

Technologiju spindesys virselis01 OK ketvirtas