Эрик Дрекслер - Безграничное будущее: нанотехнологическая революция

Это действительно кажется более разумным способом массового производства одинаковых продуктов, но это ведь простое повторение старых технологий. Шестерни приспособлены для операций с соединенными атомами, приводные ремни работают с группами молекул. Для этого нужны валы, шкивы, машины, еще больше машин. В нескольких местах атомы сортируют, чтобы подготовить деталь или сделать готовый продукт. Катится, катится, пыхтит, пыхтит, оп, щелчок, затем опять катится и пыхтит.

Вы выходите из зала моделирования и спрашиваете:

— Не пропустил ли я в этой экскурсии по этому молекулярному производству что-нибудь важное?

— Да. Внутренние работы сборочных манипуляторов с приводными валами, червячными и зубчатыми передачами. Использование реакции Дильса-Альдера, межфазные свободно-радиальные цепные реакции и образование дативных связей для соединения блоков вместе на поздних стадиях сборки. Различные виды механохимической обработки для получения реактивных молекулярных инструментов. Использование каскадных методов в обеспечении подачи необходимых молекул с почти абсолютной надежностью. Различие между эффективными и неэффективными стадиями молекулярной обработки. Использование избыточности для обеспечения надежности в больших системах, несмотря на случайные повреждения. Современные методы построения крупных объектов из более мелких деталей. Современные электронные нанокомпьютеры. Современные методы…

— Довольно! — говорите вы, и гид замолкает, когда вы бросаете его в мусорную корзину.

Полный курс молекулярного производства — это не то, о чем вы хотите узнать прямо сейчас; общая идея кажется достаточно ясной. Пришло время еще раз взглянуть на мир в нормальном масштабе. Дома, дороги, здания, даже ландшафт там, за куполом музея, выглядят иначе — менее многолюдным, асфальтированным и вспаханным, чем вы помните. Но почему? Книги по истории (ну, они больше, чем просто книги) говорят, что молекулярное производство имело большое значение. Возможно, теперь изменения будут иметь больше смысла. Да, пора уходить.

Когда вы бросаете свой комбинезон, оснащенный очками и перчатками, в мусорную корзину, поразительно красивая темноволосая женщина берет свежий с полки. На ней куртка с надписью «Desert Rose NanoManufacturing».

— Вам понравилось? — спрашивает она с улыбкой.

— Я удивлен, — отвечаешь ты.

— Да, — соглашается она. — Я встречала подобные симуляции, когда еще училась на первом курсе молекулярного производства. И поклялась, что мои разработки никогда не будут столь неуклюжими! Вся эта экспозиция заставляет вспоминать далекие времена. Хочу посмотреть, действительно ли все так плохо, как мне кажется сейчас.

Она входит в имитационный зал и закрывает дверь.

Как показывает симуляция в музее Силиконовой долины, молекулярное производство будет работать так же, как и обычное, но, используя устройства настолько маленькие, что каждая свободная молекула загрязняющего вещества будет похожа на кирпич, брошенный в станок. Джон Уокер из «Autodesk», ведущей компании в области автоматизированного проектирования, отмечает, что нанотехнологии и сегодняшние грубые методы отличаются очень сильно:

«Технология никогда прежде не имела такого точного контроля. Все наши современные технологии являются затратными. Мы берем большой кусок материала и обрабатываем его до тех пор, пока не остаемся с предметом, который хотим получить. Или собираем из деталей без учета структуры на молекулярном уровне». [1] См. «Нанотехнологии в производстве», Джон Уокер.

Молекулярное производство организует атомы в продукцию симфонической сложности, в то время как современное производство в основном только производит громкие звуки. Эти образные шумы иногда слишком буквальны: трещина в металлической ковке растет под напряжением, крыло выходит из строя, и пассажирский самолет падает. Химическая реакция выходит из-под контроля, температура и давление нарастают, и сельскую местность сотрясает ядовитый взрыв. Нельзя получить нужное лекарство, сердце останавливается, и больничная машина, контролирующая работу сердца, пронзительным воплем сигнализирует об этом.

Сегодня, мы делаем много вещей из металлов, подвергая их механической обработке. С точки зрения нашего стандартного, смоделированного молекулярного мира, типичная металлическая деталь — это часть местности, путь через которую занимает много дней. Сам металл слаб по сравнению со связями белковой цепи или другими жесткими наномеханизмами: твердая сталь не прочнее ваших смоделированных пальцев, а атомы на ее поверхности можно передвигать голыми руками. Стоя на куске металла, обрабатываемого на токарном станке, вы увидите, как режущее лезвие проползает несколько раз в год, как величественный плуг размером с горный хребет. Каждое его появление вспахивает полосу металлического ландшафта, оставляя неровную долину достаточно широкую, чтобы там поместился город. Так выглядит обработка металлов с нанотехнологической точки зрения: это процесс, который создает грубые формы из внутренне слабых материалов.

Сегодня электроника использует кремниевые чипы. Мы уже видели ландшафт готовой микросхемы. Во время производства металлические детали будут создаваться многовековым дождем из атомов металла, а впадины многовековым погружением в кислотное море. С точки зрения нашего моделирования, процесс производства будет напоминать геологические изменения с медленным наслоением осадочных отложений, чередующихся с годами эрозии. Термин нанотехнология иногда используется для обозначения мелкомасштабной микротехнологии. Но разница между молекулярным производством и этим видом изменения микроландшафта похожа на разницу между производством часов и работой бульдозера.

Сегодня химики создают молекулы с помощью химических растворов. Мы видели, как выглядит жидкость в нашем первом моделировании, когда молекулы сталкиваются, кувыркаются и разлетаются, как ассемблеры могут вызывать химические реакции, механически соединяя молекулы, но точно так же реакции могут происходить, когда молекулы случайно сталкиваются в результате тепловых колебаний и движения в жидкости. Действительно, многое из того, что мы знаем сегодня о химических реакциях, изучено во время наблюдений за этими процессами. Химики получают большие молекулы, смешивая маленькие молекулы в жидкости. Выбирая нужные молекулы и создавая подходящие условия, они могут удивительно точно контролировать получение искомых результатов: только некоторые пары молекул будут реагировать друг с другом, и то исключительно определенным образом.