Эрик Дрекслер - Безграничное будущее: нанотехнологическая революция

Конвейерная лента кажется неподвижной. Через равные промежутки времени по ленте перемещаются блоки используемого материала: заготовки. Ближайший блок имеет около сотни мраморных шариков в ширину, поэтому он должен содержать что-то вроде 100 х 100 х 100 атомов, а это миллион. Этот блок выглядит странно знакомым, с его стержнями, кривошипом и остальным. Это нанокомпьютер — или, скорее, блокоподобная часть нанокомпьютера, который все еще строится. Вдоль конвейерной ленты с частями нанокомпьютера, стоит ряд огромных манипуляторов. Их стволы поднимаются от пола, толстые, как старые дубы. Даже если они наклоняются, они возвышаются над головой.

— Каждая машина, — говорит гид, — это рука молекулярного ассемблера общего назначения.

Один манипулятор согнут так, что его кончик прижат к блоку на конвейерной ленте. Подойдя ближе, вы видите молекулярную сборку в действии. Рука манипулятора заканчивается устройством размером с кулак с несколькими выступающими шариками, похожими на костяшки пальцев. Прямо сейчас два дрожащих шарика — атомы — вдавливают в небольшую впадину в блоке. Вы видите, как два шарика очень быстро занимают свое место в блоке: идет химическая реакция. Рука ассемблера практически не двигается. Кулак потерял два сустава, а блок нанокомпьютера стал на два атома больше.

Гид утверждает:

— Универсальная концепция ассемблера напоминает, по сути, заводских роботов 1980-х гг. Эта механическая рука, управляемая компьютером, перемещает молекулярные инструменты в соответствии с заданной программой. Каждый инструмент похож на однозарядный степлер или заклепочный пистолет. Он имеет руку для захвата ассемблера и поставляется с небольшим количеством вещества — несколькими атомами — которые он прикрепляет к заготовке с помощью химической реакции.

Это действие похоже на восстановление белковой цепи в предыдущем сеансе.

Казалось, что атомы достаточно легко встают на свои места; могут ли они так же легко выпрыгнуть обратно? К этому времени рука ассемблера отошла от блока нанокомпьютера, оставив небольшой зазор, так что вы можете дотянуться и дотронуться до недавно добавленных атомов. Но когда вы сильно нажмете, как только сможете (вашими имитированными пальцами, сильными как сталь), атомы не сдвинутся с места на заметное расстояние. Сильные молекулярные связи удерживают их вместе.

Карманный гид, который пользуется для выполнения своей задачи мощью тысячи суперкомпьютеров 1990-х годов, замечает: «Молекулярные связи удерживают детали вместе. В сильных, стабильных материалах атомы либо связаны, либо нет, промежуточных состояний не существует. Ассемблеры работают, создавая и разрывая связи, поэтому каждый их шаг либо полностью успешен, либо полностью провален. В предпрорывном производстве, любые детали всегда изготовлялись с небольшими погрешностями. Это могло привести к ухудшению качества продукции. На молекулярном уровне эти проблемы исчезают. Поскольку каждый шаг совершенно точен, маленькие ошибки не могут складываться. Процесс либо работает, либо нет».

Но что можно сказать о тех упомянутых полных неудачах? Охваченный научным любопытством, вы подходите к следующему ассемблеру, хватаете наконечник и встряхиваете его. Почти ничего не происходит. Тогда вы толкаете еще сильнее, изо всех сил, наконечник перемещается примерно на одну десятую атомного диаметра, а затем возвращается назад.

— Тепловые колебания могут вызвать ошибки, заставляя детали собираться вместе и образовывать связи в неправильном месте, — отмечает экскурсовод. — Они заставляют гибкие объекты изгибаться сильнее, чем жесткие, и поэтому руки ассемблера были изготовлены толстыми и короткими, чтобы сделать их очень жесткими. Вероятность ошибки может быть сведена к одной на триллион, и поэтому небольшие продукты могут быть совершенно стандартными и идентичными. Крупные изделия могут быть почти идеальными, отличаясь всего несколькими атомами, попавшими не на свое место.

Это должно гарантировать высокую надежность. Как ни странно, большинство вещей, которые вы увидели готовыми, выглядели довольно обычными — не гладкими, блестящими и совершенными, а шероховатыми и кустарными. Словно они изготовлены вручную. Гладкие, блестящие вещи больше не должны никого впечатлять.

И вот рука ассемблера переместилась на ширину нескольких атомов. Через полупрозрачную поверхность этой руки видно, что она полна механизмов: крутящихся валов, шестерен и больших, медленно вращающихся колец, которые заставляют двигаться суставы. Вся система представляет собой огромную шарнирную руку робота. Рука большая, потому что ее самые маленькие детали размером с атом, а механизм внутри, который заставляет ее двигаться и изгибаться, состоит из многих различных частей. Внутри работает другой механизм: рука там заканчивается отверстием, и вы можете видеть, как старый, отработавший свое молекулярный инструмент втягивается через трубку посередине.

Терпение, терпение. В течение нескольких минут новый инструмент возвращается в трубу. В конце концов, он достигает своей цели. Валы и шестерни вращаются, а зажимы фиксируют инструмент в нужном положении. Другие валы вращаются, и рука медленно прижимается к заготовке теперь уже на новом месте. И снова рука подергивается, некоторое количество атомов перемещается, а блок становится немного больше. Цикл повторяется снова. Эта огромная рука кажется удивительно медленной, но стандартные настройки моделирования сдвинули скорости более чем в 400 миллионов раз. Несколько минут времени моделирования соответствуют менее чем одной миллионной секунды реального времени, поэтому эта кажущаяся неповоротливой рука выполняет около миллиона операций в секунду.

Посмотрев вниз, на основание руки ассемблера, вы можете разглядеть еще больше механизмов, скрытых под полом: электрические двигатели вращаются, нанокомпьютер шумит и стержни яростно перемещаются. Во время каждого цикла работы тяжелой руки все эти штанги и шестерни быстро двигаются, множество раз скользя и поворачиваясь. Кажется, что это очень неэффективно; механические колебания должны генерировать много тепла, поэтому электродвигатели будут потреблять много энергии. Иметь компьютерное управление каждой рукой сейчас гораздо неудобнее, чем это было в допрорывные годы. Тогда рука робота была большой и дорогой, а компьютер — дешевым чипом; но сейчас компьютер больше, чем рука. Должен быть лучший способ, но мы пока в музее древних концепций.

Куда попадают блоки, когда ассемблеры заканчивают свою работу? Следуя за конвейерной лентой мимо дюжины рук, вы доходите до конца зала, поворачиваете за угол и оказываетесь на балконе с видом на более обширный зал. Здесь блок сходит с конвейерной ленты и оказывается в сложном приспособлении. Его части движутся, и огромная рука нависает над ним, как строительный кран. Через мгновение гид заговорил и подтвердил ваши подозрения: «После изготовления каждый блок тестируется. Большие манипуляторы отбирают безошибочно изготовленные блоки. В этом зале большие руки собирают почти тысячу блоков различных видов, чтобы сделать полноценный нанокомпьютер».