Эрик Дрекслер - Безграничное будущее: нанотехнологическая революция

Нанотехнологии — это базовая технология, и японцы признают ее таковой. Недавние изменения в Токийском технологическом институте — японском эквиваленте MIT — отражают их взгляды на перспективные направления будущих исследований. На протяжении многих десятилетий Токийский технологический институт имел два основных подразделения: факультет науки и факультет подготовки инженеров. К ним теперь добавляется факультет бионауки и биотехнологии, состоящий из четырех кафедр: кафедра бионауки, кафедра биоинженерии, кафедра биомолекулярной инженерии и так называемая «кафедра биоструктуры». Создание нового факультета в крупном японском университете — редкое событие. В каком университете США есть кафедра, непосредственно посвященная молекулярной инженерии? Япония имеет как отделы в Токийском технологическом институте, так и недавно созданный факультет молекулярной инженерии Киотского университета.

Японский институт физических и химических исследований (RIKEN) обладает широкой междисциплинарной силой. Хироюки Сасабе, руководитель программы Frontier Materials Research в RIKEN, отмечает, что институт обладает опытом в области органического синтеза, белковой инженерии и технологии СТМ. Сасабе говорит, что его лаборатории может понадобиться молекулярный манипулятор, описанный в следующей главе, чтобы достичь своих целей в молекулярной инженерии.

Исследовательские консорциумы в Японии также движутся в сторону нанотехнологий. Организация «Исследовательские программы для передовых технологий» (ERATO) параллельно спонсирует многие трех-пятилетние проекты, каждый из которых имеет конкретную цель. Рассмотрим текущую работу:

— Yoshida Nanomechanism Project

— Hotani Molecular Dynamic Assembly Project;

— Kunitake Molecular Architecture Project;

— Nagayama Protein Array Projectt

— Project проект Аоно Atomcraft.

Они сосредоточены на различных аспектах получения контроля над веществом на атомном уровне. Проект Nagayama Protein Array направлен на использование белков в качестве инженерных материалов для перехода к созданию новых молекулярных устройств. Проект Aono Atomcraft не включает в себя ядерную энергетику, как это может понять из его названия, но на самом деле представляет собой междисциплинарную попытку использовать СТМ для распределения вещества в атомном масштабе.

В какой-то момент работа над нанотехнологиями должна выйти за рамки ответвлений разработок в других областях и заняться проектированием и строительством молекулярных машин. Переход от приспособляющейся науки к организованной технике требует изменения отношения к этой технологии. В этом Япония опережает США.

Молекулярные нанотехнологии будут появляться постепенно. Основные вехи, такие как разработка белков и манипулирование отдельными атомами, уже пройдены. Чтобы получить представление о вероятном темпе развития событий, нам нужно посмотреть, как различные тенденции сочетаются друг с другом.

Компьютерные программы молекулярного моделирования являются порождением инструментов автоматизированного проектирования. Они будут развиваться. Базовая техническая база — компьютерное оборудование — на протяжении десятилетий улучшалась по цене и производительности по резко растущей кривой, что, как ожидается, будет продолжаться в течение многих лет. Эти достижения совершенно не зависят от прогресса в молекулярной инженерии, но они делают молекулярную инженерию проще, ускоряя прогресс ее развития. Компьютерные модели молекулярных машин начинают появляться, и это будет повышать заинтересованность исследователей.

Прогресс в разработке молекулярных машин, будь то с помощью проксимальных зондов или самосборки, в конечном итоге приведет к поразительным успехам; исследования в Японии начнут привлекать серьезное внимание; осознание долгосрочных перспектив молекулярной инженерии получит распространение. Некоторое сочетание этих разработок в конечном итоге приведет к изменению общественной оценки того, чего могут достичь эти технологии — и тогда мир мнений, финансирования и моды на исследования изменится. До сих пор прогресс был устойчивым, но бессистемным; отныне прогресс будет стимулироваться серьезным интересом крупных коммерческих, военных и медицинских исследовательских программ, потому что нанотехнологии будут способствовать достижению основных коммерческих, военных и медицинских целей. Сроки развития во многом зависят от того, когда, наконец, возникнет серьезное внимание.

Думая о том, когда все произойдет, люди склонны предполагать, что большие изменения должны занять много времени. Большинство — да, но не все. Карманные калькуляторы оказали пагубное влияние на судьбу логарифмической линейки: они заменили ее. Скорость, с которой это произошло, застала производителей логарифмических линеек врасплох, но темпы прогресса в электронике не замедлились только из-за того, что их не ждали.

Можно утверждать, что нанотехнологии будут развиваться быстро: многие страны и компании будут конкурировать, чтобы оказаться первыми. Они будут продвигаться вперед как за счет огромных ожидаемых выгод — во многих областях, включая медицину и защиту окружающей среды, — так и за счет потенциального военного применения. Это мощное сочетание мотивов, а конкуренция — проверенный ускоритель.

Есть, впрочем, и мнение, что развитие будет медленным: любой, кто сделал что-либо значимое в реальном мире технологии — проводя научный эксперимент, написав компьютерную программу, выводя новый продукт на рынок — знает, что достижение цели требуют больше времени, чем ожидалось. Действительно, закон Хофштадтера гласит, что проекты занимают больше времени, чем ожидалось, даже когда закон Хофштадтера принимается во внимание. Этот принцип хорошо работает и для простых краткосрочных проектов.

Однако ситуация меняется, когда в течение ряда лет несколько различных групп исследуют различные подходы. В этом случае большинство проектов действительно могут занять больше времени, чем ожидалось, но поскольку команд и подходов много, один из них может привести к успеху быстрее, чем ожидалось. Победитель гонки всегда быстрее, чем средний бегун. Джон Уокер отмечает: «Замечательное качество молекулярной инженерии заключается в том, что, похоже, есть много разных способов добиться там успеха, и в настоящее время быстрый прогресс происходит по многим путям одновременно».

Кроме того, развитие технологий похоже на гонку, проходящую по не нанесенной на карту местности. Когда первые бегуны достигают вершины холма, они могут увидеть короткий путь. Отставший бегун может врезаться в кусты и наткнуться там на велосипед и мощеную дорогу. Прогресс технологии редко предсказуем, потому что постоянно открывают новые направления.