Эрик Дрекслер - Безграничное будущее: нанотехнологическая революция

Пондер сочетает химию и информатику с общим инженерным подходом: «Я своего рода гибрид. Я трачу около половины своего времени на эксперименты, а вторую половину на написание компьютерных программ и выполнение вычислительной работы. В лаборатории я создаю или проектирую молекулы для проверки некоторых вычислительных идей. Так что я занимаюсь и тем, и другим». Инженерная подготовка помогает думать о том, куда могут привести молекулярные исследования: «Хотя с нанотехнологиями мы встречаемся в нанометровом масштабе, структуры все еще достаточно велики, чтобы очень многие эффекты были классическими. С другой стороны, это действительно похоже на строительство мостов — очень маленьких мостов. И поэтому применяются много почти стандартных методов машиностроения для архитектуры и строительных конструкций, таких как анализ напряжений, например».

Переход к нанотехнологиям потребует работы специалистов в разных областях: химиков, которые должны научиться создавать молекулярные машины; компьютерщиков, которые создают программы для проектирования; и, возможно, специалистов для СTM и AСM, которые могут предоставить инструменты для молекулярного позиционирования. Однако для достижения прогресса эти эксперты должны не просто работать, они должны работать сообща. Поскольку нанотехнология по своей сути является междисциплинарной дисциплиной, страны, которые жестко разделяют различные академические исследования, как это делают Соединенные Штаты, рано или поздно обнаружат, что их исследователи испытывают трудности в общении и сотрудничестве.

В химии сегодня большой командой считается лаборатория, где работают полдюжины исследователей, которым помогают несколько десятков студентов и техников. В аэрокосмической технике огромные задачи, такие как полет на Луну или строительство нового авиалайнера, разбиваются на части, которые могут быть выполнены небольшими командами. Все эти небольшие подразделения работают совместно, образуя большую команду, состоящую из тысяч инженеров, которым помогают многие тысячи техников. Если химия стремится к созданию системной молекулярной инженерии, химикам нужно будет сделать хотя бы несколько шагов в этом направлении.

Общеизвестно, что проектирование ракеты требует навыков из многих дисциплин. Некоторые инженеры знают общую структуру, другие являются специалистами по насосам, горению, электронике, программному обеспечению, аэродинамике, теории управления и так далее и так далее по длинному списку дисциплин. Руководители проекта знают, как объединить различные умения, чтобы ракета взлетела.

В академической науке междисциплинарная работа продуктивна и похвальна, но относительно редка. Ученым не нужно сотрудничать, чтобы их результаты соответствовали друг другу: все они описывают разные части одного и того же объекта — природы — поэтому в долгосрочной перспективе их результаты, как правило, объединяются в единую картину. Инженерные проекты, однако, отличаются от научных. Поскольку они более творческие (поскольку создают сложные вещи), то требуют большего внимания к совместной работе. Если готовые детали должны работать совместно, они должны быть разработаны группами, которые знакомы с общим проектом и понимают, какую часть общей работы должна выполнить конкретная деталь. Инженеры различных дисциплин вынуждены общаться; задача управления и координации состоит в том, чтобы сделать это общение возможным. Это будет относиться к инженерным проектам молекулярных систем так же, как и к инженерным проектам производства компьютеров, автомобилей, самолетов или заводов.

Джей Пондер предполагает, что это вопрос будущего. «Все дело в том, что считают важным различные группы, которые должны собраться вместе, чтобы сделать общую работу: химики делают свою часть, а программисты свою. Люди должны собраться вместе и увидеть общую картину. Конечно, есть специалисты, которые видят и пытаются преодолеть возникающие пробелы, но их мало, большинство людей просто выполняют свою работу». Прогресс в создании нанотехнологий будет продолжаться, и, со временем, исследователи, обученные как химики, физики или другие специалисты, научатся разговаривать друг с другом для решения новых проблем. Они либо начнут думать как инженеры и работать в команде, либо их заменят коллеги, которые умеют это делать.

Несмотря на все эти проблемы, неуклонное продвижение к созданию нанотехнологий продолжается. Промышленность должна получить лучший контроль над веществом, чтобы оставаться конкурентоспособной на мировом рынке. СТМ, белковая инженерия и большая часть химии развиваются благодаря коммерческому использованию. Целенаправленные усилия быстрее привели бы к цели, но даже без четкой координации прогресс в этом направлении неизбежен. Как замечает Билл Деградо: «У нас действительно есть необходимые инструменты. Опыт показывает, что когда у вас есть теория и подходящие инструменты, чтобы сделать какие-то вещи, в конце концов, наука делает шаг вперед и создает их — поскольку может это сделать». Джей Пондер соглашается: «В течение следующих нескольких лет вы увидите медленный эволюционный прогресс в работе людей, которые занимаются молекулярными структурами и изучают их свойства. Люди будут работать над конкретной задачей, потому что получили заявку на ее выполнение или грант, финансирующий работу. И в процессе выполнения чего-то вроде улучшения способности стирального порошка очищать белковые пятна «Proctor and Gamble» поможет разработать принципы повышения молекулярной стабильности и проектирования пространств внутри молекул».

По целому ряду причин вклад Японии в нанотехнологические исследования обещает быть внушительным. В то время как Соединенные Штаты продолжают рассматривать это направление как долгосрочный проект, похоже, что Япония начала применять более целенаправленный подход. У исследователей там уже есть четкие представления о молекулярных машинах — о том, что может работать, а что, вероятно, не будет. Японские исследователи привыкли к более высокому уровню междисциплинарного контакта и акцента на инженерные разработки, чем американцы. В Соединенных Штатах мы ценим «фундаментальную науку», часто называя ее «чистой наукой», как бы подразумевая, что практические приложения являются формой нечистоты. Вместо этого Япония делает акцент на «базовых технологиях».