.
О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина | Свидетели Иеговы
Читайте нас:
На основном сайте Граней: https://graniru.org/Techno/m.10377.html
Также: Технологии

статья Когда сказка станет пылью... (Нанотехнологии: революция начинается)

<a href=mailto:borisov@grani.ru>Максим Борисов</a>, 27.09.2002
Нанокапсулы, введённые в кровь, перемещаются по организму человека в поисках больных клеток. (Иллюстрация NASA с сайта www.compulenta.ru)
Нанокапсулы, введённые в кровь, перемещаются по организму человека в поисках больных клеток. (Иллюстрация NASA с сайта www.compulenta.ru)
Реклама
.

Нано - приставка, означающая десять в минус девятой степени, или одну миллиардную. 1 нанометр - величина, сопоставимая с размерами отдельных молекул. Соответственно, нанотехнологии - это технологии, основанные на манипуляции отдельными атомами и молекулами для построения структур с заранее заданными свойствами. С тем же успехом все это могло бы называться, например, молекулярной технологией, но такое уж название дал придуманной им в 1977 году науке студент, а ныне профессор K. Эрик Дрекслер.

В восьмидесятых годах изобрели туннельный микроскоп, побочным эффектом при его использовании и оказалась та самая фантастическая возможность манипуляции отдельными атомами, и фантастические идеи из футуристического эссе означенного бывшего студента "Машины создания" (Eric Drexler, "Engines of Creation", доступно по адресу http://www.foresight.org/EOC/index.html) внезапно обрели некоторую реальность, а сам Дрекслер получил статус великого провидца. С тех пор за нанотехнологиями тянется шлейф не только авангардной науки, но и специфической идеологии. Уже в 1990 году за рубежом вышел первый номер толстого журнала "Нанотехнология", сайты, посвященные нанотехнологии, множатся как на дрожжах.

Сколь не были бы велики заслуги Дрекслера или Станислава Лема (речь не только о его романах вроде знаменитого "Непобедимого", но и о многочисленных и более чем обстоятельных научных эссе) в становлении новой науки, сейчас настает наконец время реального воплощения давно задуманного. В самые ближайшие годы человечество готово сделать прыжок, который приведет нас к технологической революции со столь стремительным развитием событий, что какая-нибудь НТР прошлого века покажется пред этим жалкой черепахой.

Нанотехнологии развиваются в трех основных направлениях:
1) создание материалов с экзотичными, заранее заданными свойствами путем оперирования отдельными молекулами;
2) конструирование так называемых нанокомпьютеров, иначе говоря, квантовых компьютеров, использующих вместо привычных микросхем наборы логических элементов, построенных из отдельных молекул (принципы работы таких элементов могут быть разные: механические, электронные или другие);
3) сборка нанороботов, самореплицирующихся (саморазмножающихся) систем, для краткости и пущей благозвучности называемых иногда наноботами, - невидимых человеческим глазом крошечных механизмов, призванных, в свою очередь, вести строительство на молекулярном уровне.

И если первые разновидности довольно экзотичных наноматериалов уже существуют и используются в промышленности, а отдельные элементы нанокомпьютеров только-только появились в виде опытных образцов, то задачу по созданию самого первого наноробота-сборщика еще только предстоит решить. И вот именно с появлением этого первого одного-единственного механизма и начнется новая эра, когда наша жизнь за короткое время претерпит самые невероятные изменения. Подобные заявления, конечно, отдают сомнительным привкусом непрошеного мессианства, но основаны на очень простой логике.

Если в нашем макроскопическом мире робот, воспроизводящий себе подобных, - вещь странная и не очень осмысленная, а робот, воспроизводящий все что угодно, попросту неосуществим, то в наномире все иначе. Любые металлы, полупроводники или пластмассы, которые у нас требуется еще как-то добыть или получить и обработать, с точки зрения наноскопического робота-сборщика представляют собой всего лишь структуры атомов и молекул, которые нужно лишь собрать в определенной последовательности из самого простого "материала", который всегда под рукой.

Уже получены первые результаты по перемещению единичных атомов и сборки из них определенных конструкций (в Японии, например, собрали этакую нанобутылку), разработаны и изготовлены первые наноэлектронные элементы. Но применить все это для создания вышеописанных ассемблеров пока не получается: слишком много элементов пришлось бы монтировать, да и монтаж нужно проводить не в плоскости, а в объеме. Впрочем, самые первые механизмы такого рода, манипулирующие отдельными атомами (их называют еще нанотехнологическими установками или atomic assembler - сборщиками атомов, ассемблерами), могут быть чрезвычайно простыми. Их задача - только получать каким-то образом приказы "свыше" (акустические, электромагнитные, световые сигналы) и отбуксировать тот или иной элемент на предназначенное ему место в цепочке сборки. А что именно ему придется собирать таким образом - своего собрата или принципиально новый механизм - уже не важно. Из этого как раз и следует, что обладая одним таким ассемблером, можно довольно быстро собрать любое количество наноботов, размножающихся в геометрической прогрессии (они могут удваиваться за определенное время, требуемое на сборку очередного экземпляра) - хватало бы только материала!

Разумеется, ассемблеры второго поколения должны уже стать программируемыми, с тем чтобы самостоятельно поддерживать заданный технологический процесс. Кстати говоря, скорее всего они будут обладать странными для нашего мира квантовыми механическими компьютерами. И вместе с программируемыми наноботами проявится еще одно важное свойство грядущих технологий - практически все технологические процессы, вообще вся производственная и даже непроизводственная человеческая деятельность будет представлять собой программирование и управление наноботами с помощью готовых программ. Одно только сплошное программирование!

Для того чтобы создать (может быть даже в считанные секунды и буквально "из ничего") какой-либо макроскопический объект, нужно будет только передать невидимым механизмам соответствующую последовательность команд. Для того чтобы вылечить человека, даже перестроить все его тело буквально на глазах, нужно будет только принять решение и запустить в организм искусственных "вирусов", нанокапсулы (если они, конечно, не будут уже к тому времени жить во всех нас, "не вылезая", контролируя все важные процессы и бросаясь на выручку в критических ситуациях). Впрочем, для такого рода решительного вмешательства потребуется масса исследований, поэтому перспективы на первых порах чисто умозрительные. Но в результате - практическое бессмертие.

Вероятнее всего, вначале за всеми реальными нанотехнологическими производствами будет установлен самый жесткий контроль - и так вплоть до выработки каких-то разумных сдерживающих механизмов, блокирующих, например, бесконтрольное размножение наноботов или использование этих технологий в неблаговидных целях.

Но даже в случае каких-то локализованных и жестко контролируемых производств... Представьте: стремительно дешевеющая техника, электроника, сверхдешевые материалы с самыми фантастическими свойствами. Практически любые промышленные производства переводятся на безотходные, а следовательно, ничуть не вредящие природе технологии. Возможно в будущем, после многочисленных проверок и бесчисленных протестов со стороны каких-нибудь антиглобалистов, появление лекарств и продуктов питания, воспроизводимых не на полях, а в какой-нибудь кювете - в неограниченном количестве и практически бесплатно. Если биотехнологи вынуждены изобретать процессы, с помощью которых можно создавать те или иные продукты, то здесь их можно просто построить в готовом виде.

Опять же в перспективе - биоинтерфейс: подключенные непосредственно к нервным окончаниям микроскопические элементы, служащие для передачи команд отрядам нанороботов и для считывания поступающей от них информации. Портативные мощные хранилища дополнительной памяти, электронные глаза и уши, невидимые помощники, готовые осуществить малейшую прихоть. И при всем при этом нет не только устрашающих, знакомых нам по произведениям киберпанков штырей, вкрученных в мозг, но даже малейших следов портативных машинок или какой-либо нашпигованной электроникой одежды.

Казалось бы, все вышеописанное - либо бред, либо неуклюжая фантастика, за полной литературной непригодностью отброшенная даже самыми отчаянными беллетристами. Увы и ах - это наша ближайшая реальность. По оптимистичным прогнозам, такая вещь, как технологическая сингулярность в развитии всего человечества, может наступить в пределах текущего десятилетия. Можно радоваться или ужасаться, но процесс уже запущен. Довольно вялый интерес к нанотехнологиям со стороны правительств и корпораций сменился бешеным энтузиазмом и огромными финансовыми вливаниями. Ведь тот, кто первым овладеет подобными технологиями, без преувеличения будет править миром. В сущности, при соответствующих усилиях мы уже давно могли открыть эту дверь.

В Японии программа работ по нанотехнологии получила высший государственный приоритет "Огато". Данный проект спонсирует не только государство, но и дополнительно около 60 частных фирм. В Европе более чем в 40 лабораториях проводятся нанотехнологические исследования и разработки, финансируемые как по государственным, так и по международным программам (программа НАТО по нанотехнологии). В США отставание от Японии по объему финансирования работ в области нанотехнологии стало предметом государственного обсуждения, в результате которого объем финансирования только фундаментальных исследований каждый год стал удваиваться. С целью форсирования работ именно на данном направлении в 2000 году по решению правительства США работы по нанотехнологии получили высшую степень важности (top priority). В результате была создана программа Американской нанотехнологической инициативы, а при президенте организован специальный комитет, координирующий работы по нанотехнологии в 12 крупнейших отраслях промышленности и военных силах. Новости о создании новых институтов подобной тематики и очередных финансовых вливаниях рождаются едва ли не каждую неделю. 20 сентября в Сенате прошел специальный нанотехнологический билль (http://dc.internet.com/news/article.php/1467121). Только в фирме Intel в прошлом году на разработки в области нанотехнологий было потрачено более 1 млрд долларов.

В нашей стране фундаментальные научно-исследовательские работы по нанотехнологии проводятся по нескольким программам. К наиболее крупным из них относятся: программа "Физика наноструктур", руководимая академиком Жоресом Алферовым, и "Перспективные технологии и устройства в микро и наноэлектронике" академика Камиля Валиева (http://www.chipnews.ru/html.cgi/arhiv/01_06/stat-8.htm).

Самая, пожалуй, потрясающая новость пришла в середине сентября. Директор исследовательского отдела Intel в Калифорнийском университете в Беркли с характерной фамилией Малдер (!) выступил на форуме разработчиков Intel, проходящем в городе Сан-Хосе (Калифорния). Он заявил, что его лабораторией созданы микроскопические устройства-сенсоры с автономным питанием, обладающие функцией беспроводной связи, - так называемая "умная пыль". Причем такие устройства не просто созданы, но и проходят полевые испытания. Одна из таких "сенсорных сетей" проходит "боевые" испытания в Афганистане - американские военные с ее помощью отслеживают передвижения боевой техники. Другая сеть используется на острове Дикой утки в штате Мэн - с ее помощью орнитологи изучают миграцию буревестников, еще одна - в составе системы симулятора землетрясений в Беркли.

Можно было бы, конечно, счесть это газетной уткой (из штата Мэн), но Intel - организация солидная, ссылка на форум разработчиков, где находятся множество людей, способных легко опровергнуть такого рода шутки, тоже подкупает. К тому же этот самый Малдер тут же продемонстрировал несколько подобных мини-сенсоров. К примеру, сенсор Mica оснащается 128 килобайтами программной флэш-памяти, 256 килобайтами флэш-памяти для хранения данных и радиопередатчиком, работающим на частоте 900 МГц. Некоторые из этих устройств работают под управлением операционной системы TinyOS, официальное представление которой запланировано на сентябрь текущего года. Код этой операционной системы является открытым и состоит всего из 8,5 Кб.

Конечно, мини-сенсоры - это еще не нано-роботы, но сама возможность связи и согласованной работы таких микроскопических устройств - это нечто...

Еще раньше, в январе этого года пришло сообщение: группа американских ученых, финансируемая на средства NASA, разрабатывает микроскопических медицинских роботов, помещаемых в организм человека и предохраняющих его от радиации, а американский Национальный научный фонд, согласно сообщению Unisci, выделяет Университету Южной Калифорнии 1,5 млн. долларов на создание нанороботов для работы в море.

В начале сентября в лабораториях Hewlett-Packard создали прототип компьютерной памяти, использующей нанотехнологию. Емкостью всего 64 бита, но зато размером в 1 мкм. То есть придумали, как считывать и записывать состояния отдельных молекул, переставляя их в "0" или "1" с помощью сетки из наложенных перекрещенных платиновых проволочек (CNN).

Intel заявила 19 сентября о разработке специального суперэффективного 3D-нанотранзистора и переходе к 3D компоновке такого рода наносхем (http://www.intel.com/research/silicon).

И все дружно: и Intel, и IBM, и AMD, - объявляют о том, что у них семимильными шагами разрабатываются нанокомпьютеры - хотя бы для того, чтобы сохранил актуальность пресловутый "закон Мура" и чтобы плотность размещения транзисторов в интегральных схемах по прежнему удваиваивалась бы каждые два года или даже быстрее. Прежние технологии наконец-то исчерпали себя и корпорации вынуждены решиться на этот прыжок. AMD вообще чуть ли не анонсирует нанокомпьютер на следующий год.

Некоторые ссылки:
Компьютерра #41 (218). Нанотехнологии - http://www.computerra.ru/offline/1997/218/
Нанотехнологии (новости) - http://www.compulenta.ru/news/story145/
Нанотехнология - http://parus.web.ur.ru/sta.nan.shtml
Нанотехнологии - http://www.rsu.ru/rsu/nano/home.html
Нанотехнология и наномедицина - http://www.bessmertie.ru/nano-main.shtml
K. Эрик Дрекслер Машины создания. Грядущая эра нанотехнологии (русский перевод) - http://mikeai.nm.ru/russian/eoc/eoc.html
Нано и Дзен - http://www.veer.info/37/nano.html
FAQ по трансгуманизму - http://cooler.it/transhumans.html
Scientific American: Nanotechnology - http://www.sciam.com/nanotech/

<a href=mailto:borisov@grani.ru>Максим Борисов</a>, 27.09.2002

Фото и Видео

Реклама
Выбор читателей