Левши будущего

Вы, наверное, уже слышали о нанотехнологиях. Они имеют непосредственное отношение и к тому, о чем уже писалось выше, – прозрачному миру; и к тому, о чем пойдет речь ниже, – предельной минимизации размеров компьютеров и огромному повышению их мощности. Кроме того, нанотехнологии позволят нам не изготавливать вещи, а выращивать их. Что же это за многообещающая технология такая?.. Причем настолько многообещающая, что революционные экстремисты на Западе уже начали террористическую борьбу против этой напасти: взорвали американского ученого-нанотехнолога присланной по почте бомбой. Новые луддиты – террористы, убивающие ученых, работающих на острие прогресса, – появились в постиндустриальных странах не так давно. Добрый знак. Значит, в правильном направлении идем.

Всю человеческую историю вещи, производимые людьми, состояли из триллионов триллионов атомов. Это макровещи. Сейчас человечество довольно успешно научилось работать с вещами из миллионов и сотен тысяч атомов, перейдя в мир микрометровых размеров. Следующий шаг вниз – сборка вещей из отдельных атомов. Это уже переход от микротехнологий (10^–6) к нанотехнологиям (10^–9).

Пока неизвестно, как это мы будем делать, но ясно, что рано или поздно мы сможем управляться с отдельными атомами. Первые взгляды и робкие шаги в этом направлении люди уже начали делать. В 1981 году в швейцарском отделении IBM был построен сканирующий туннельный микроскоп. С его помощью можно было не только видеть отдельные атомы вещества, но и переносить их с места на место.

С помощью этого очень дорогого устройства была сделана, как обычно бывает в таких случаях, бесполезная, неинтересная вещь – самая маленькая в мире надпись. Исследователи выложили на золотой пластинке буквы «IBM» высотой в 6–8 атомов и в несколько атомов шириной. Потом сделали нанокоробочку длиной в несколько нанометров, которая открывается и закрывается с помощью электроимпульса.

Удалось получить трубки длиной 100–300 нанометров и диаметром в 1 (один) нанометр. Сделали даже молекулу, похожую на пропеллер, которая вращается на медной подложке. Вот пока и все.

Но зато перспективы какие! Ясно, что для оперирования отдельными атомами нужны не огромные приборы типа туннельных микроскопов, а некие малюсенькие инструменты – нанороботы. Одним из американских институтов (Foresight Institute) обещана премия в 250 000 долларов тому, кто построит наноманипулятор, который сможет управляться с атомами. Сумма не велика, как видите. Это говорит о том, что задача хоть и сложна, но вполне осуществима в самом ближайшем будущем.

Уже описан проект такого манипулятора. У «руки» будет шесть степеней свободы, каждая будет управляться своим храповиком, приводимым в действие давлением инертного газа, цилиндрами и трубопроводами для газа послужат углеродные нанотрубки, которые делать уже умеют. Манипулятор будет состоять примерно из миллиона атомов.

Что может делать такая малюсенькая ручка? Она будет работать в области наноэлектроники. Дело в том, что у ныне существующих микросхем есть два больших недостатка. Во-первых, они достаточно велики – мы пока не можем оперировать с элементами схем меньше нескольких сотен атомов в размере. Во-вторых, они плоские, что не позволяет создавать объемные схемы, хотя это повысило бы плотность информации в десятки раз. Таким образом можно было бы легче воспроизводить нейронные схемы, подобные тем, что работают у нас в мозгу (о нейросетях и первых нейрокомпьютерах – в следующей главе). В октябре 1998 года датские ученые продемонстрировали атомный триггер, состоящий из… одного атома кремния и двух атомов водорода.

Дальше будет проще. Наноманипулятор, соединенный с собранным с его помощью нанокомпьютером, – это уже маленький наноробот, который сможет собирать таких же роботов. Следующий шаг – нанозаводы, которые по заданным программам собирают наномашины. «Нанорабочие» на таком нанозаводе пока не существуют, но для них уже придумано название – ассемблеры.

Предполагается, что ассемблеры будут состоять из миллиарда молекул и производить сборку со скоростью миллион атомов в секунду. Это похоже на сложную биохимию. Примерно так работают белки у нас в организме: разбирают поступающую пищу, собирают из нее нужные организму разные белки… Работая с указанной скоростью в питательной среде, ассемблер соберет копию самого себя всего за 15 минут. За такое же время, кстати, делятся бактерии. Чувствуете? Человечество буквально в двух шагах от создания искусственной жизни!

Когда об этом узнала из газет американская общественность, она страшно заволновалась. И, как всегда это бывает, тут же возникли страшилки и термин «серая слизь». Если ассемблеры вырвутся из-под контроля (стандартный штамп голливудских сценаристов – вырвавшееся из лаборатории безответственных ученых нечто), они начнут размножаться и сожрут всю планету! Через несколько суток всю Землю будет покрывать одеяло из серой слизи. Конец всему!..

Вообще-то, производство страшилок – тема не для футурологической книжки, а для книжки по психологии. Однако раз уж я упомянул об этой серой слизи, напомню людям легковерным, что бактерии, которые размножаются так же быстро, как будут размножаться ассемблеры, вовсе не покрывают поверхность планеты метровым слоем. Нужна питательная среда, чашка Петри, вот тогда рост микроорганизмов действительно станет лавинообразным. Они будут размножаться в геометрической прогрессии, пока не сожрут все, что можно сожрать и не заполнят чашку Петри целиком. Причем дохнуть они начнут раньше, чем все сожрут, отравившись продуктами собственных выделений… И все на этом. Конечно, если покрыть всю поверхность планеты питательным бульоном для ассемблеров или бактерий, они начнут бурно размножаться, но кто этим будет заниматься?

Вопрос: а зачем нам нужно, чтобы ассемблеры воспроизводили сами себя? А затем, что накопив достаточное количество сборщиков, можно дать им программу на сборку чего-то другого. Например, ракетных двигателей. Вот, например, как описывает это Эрик Дрекслер, один из ученых, занимающихся нанотехнологиями. По его прогнозам так будут выглядеть производственные процессы всего через пятьдесят лет.

«Представьте себе предприятие будущего по производству двигателей ракет. В помещении мы видим огромный чан, в его центре – опорная плита, на которой находится “семя” – нанокомпьютер с хранящимися в нем планами будущей конструкции. На поверхности семени имеются места, к которым прикрепляются ассемблеры.

По нажатию кнопки насосы затопляют емкость густой молочной жидкостью. Жидкость заполнена ассемблерами, которых вырастили и перепрограммировали в другом чане. Ассемблер прилипает к «семени», и информация «семени» передает инструкции компьютеру ассемблера. Ассемблер «понимает», где он находится по отношению к семени. Тоже происходит и с другими крошками-ассемблерами. Подчиняясь инструкциям «семени» (которые распространяются через расширяющуюся сеть ассемблеров), из хаоса жидкости растет поначалу что-то вроде кристалла, состоящего из роботов-ассемблеров.

Так как каждый ассемблер знает свое место в плане, он зацепляет другие ассемблеры, только когда необходимо. За несколько часов каркас из ассемблеров вырастает так, что уже соответствует планируемой конечной форме ракетного двигателя.

Тогда насосы чана возвращаются к жизни, заменяя молочную жидкость одиночных ассемблеров чистой смесью органических растворителей и растворенных веществ, включая алюминиевые сплавы, компоненты, обогащенные кислородом, и компоненты, служащие в качестве топлива для ассемблеров. По мере их расходования жидкость становится все более прозрачной, а двигатель все больше обретает форму.

Затем сообщение, распространяющееся от семени-информатора, предписывает некоторым ассемблерам освободить своих соседей и свернуть манипуляторы. Они вымываются из структуры двигателя, давая остающимся достаточно пространства для работы. А каждый оставшийся ассемблер теперь окружен крошечными заполненными жидкостью каналами. Текущая жидкость подносит ассемблерам свежее топливо и растворяет сырые строительные материалы; вытекая обратно, она уносит выработанное тепло.

Ассемблеры теперь готовы начать строить. Они должны построить двигатель ракеты, состоящий главным образом из труб и насосов. Там, где важно сопротивление температуре и коррозии, они строят структуры из оксида алюминия в его сапфировой форме. В местах, где нагрузки будут низкими, ассемблеры сберегают массу, оставляя более широкие пустые пространства в структуре. В местах, где нагрузка будет высокой, ассемблеры укрепляют структуру будущего двигателя. В других местах ассемблеры кладут иные материалы для того, чтобы образовать датчики, компьютеры, моторы, соленоиды и все остальное, что необходимо.

Чтобы закончить свою работу, они строят стенки, разделяющие остающиеся пространства в каналах в почти запечатанные ячейки, затем отходят к последним открытым местам и выкачивают оставшуюся внутри жидкость вместе с ассемблерами. При запечатывании пустых ячеек роботики полностью уходят из строящегося объекта и уплывают в циркулирующей жидкости. Наконец, чан опустевает, пульверизатор омывает двигатель, крышка открывается и внутри возвышается готовый двигатель, который сохнет. Его создание потребовало менее дня и ноль человеческого внимания».

Вполне возможно, что с развитием нанотехнологий отпадет необходимость в сельском хозяйстве. Комплексы нанороботов заменят естественные «машины» для производства пищи – растений и животных. Вместо длинных цепочек «почва – углекислый газ – фотосинтез – трава – корова – молоко» останутся лишь «почва – нанороботы – молоко». Или сразу творог. Или сразу масло. Или мясо. Уже жареное, но без холестерина…

Вещи, созданные наномашинами, будут «умными». Мало того, что они смогут видеть, слышать и реагировать. Появится возможность создавать предметы и конструкции, изменяющие форму и свойства. Можно насытить воздух нанороботами-«шпионами», которые все видят и все знают (к вопросу о ликвидации преступлений). Мириады помощников будут окружать нас в этом мире. Мире колдовства и исполнения желаний.

Нанотехнологий еще больше снизят нагрузку на окружающую среду: во-первых, «нанороботизированные» производство и сельское хозяйство менее травматично для природы – никаких тебе загрязнений, никакой эрозии. Единственное, что нужно для производства, – энергия. Во-вторых, можно запустить в природу наносанитаров, которые превратят отходы деятельности человека в нечто нейтральное или полезное.

Где брать сырье для производства пищи и предметов потребления? Его сколько угодно. Любое вещество сгодится. Разбивай на атомы и конструируй что хочешь! И энергии у нас в принципе полно. Даже если не говорить о термояде, а вспомнить о том, что Земле достается только ничтожная доля процента солнечной энергии, а остальные 99.999999955% бездарно излучаются в пустой космос. Забрать ее – наша задача!

Наконец, нанотехнологии – это революция в медицине. Миллионы запущенных в кровяной поток анализаторов и лекарей помогут справиться с болезнями, восстановить, например, разрушенную алкоголем печень.

Для управления внутренними санитарами нужны особые нанокомпьютеры. Компьютер шириной в микрон будет умещаться в 1/1000 объема клетки, но при этом вместит больше информации, чем клеточная ДНК. Он считает информацию с ДНК и приступит к ремонту в полном соответствии с вашим внутренним устройством. Отрабатывая молекулу за молекулой и структуру за структурой, санитары будут способны восстанавливать клетки, ткани, органы. Отрабатывая орган за органом по всему телу, они за несколько дней или недель полностью восстановят здоровье. И смогут восстанавливать его вечно, до тех пор, пока вам не надоест жить. Впрочем, о вечной жизни чуть позже.

А пока вспомните основной закон футурологии: предсказания никогда не сбываются. А если и сбываются, то не в том объеме, как хотелось бы.

Дата добавления: 2015-08-26