Генрих Эрлих - Золото, пуля, спасительный яд. 250 лет нанотехнологий

Между тем начался второй акт нашей истории. Одну из ключевых ролей в нем сыграл Михаил Роко, биоинженер по образованию, защитивший в 1976 диссертацию в Политехническом университете Бухареста и перебравшийся в 1981 году в США, в Университет Кентукки, где он занимался изучением наночастиц. Вследствие широты образования и научных интересов у Роко сложилось свое представление о нанотехнологиях как новой области знания, лежащей на стыке физики, химии и биологии и имеющей огромный потенциал применения в самых разных областях – здравоохранении, сельском хозяйстве, химической промышленности, информационных технологиях, энергетике и т. д. Перейдя в 1995 году на работу в Национальный научный фонд США, Роко постепенно собрал группу единомышленников, и они стали готовить план программы, получившей в будущем название Национальной нанотехнологической инициативы. Роко же принадлежит счастливая идея привлечь к работе над программой такого научного “тяжеловеса”, как Ричард Смолли.

Смолли для начала в пух и прах разнес концепцию Дрекслера. Впрочем, для этого не надо быть нобелевским лауреатом, любой грамотный химик увидит все “проколы”, если даст себе труд немного подумать. Первый аргумент Смолли назвал “липкими пальцами” – по части образности он мог потягаться с Дрекслером. Суть его состоит в следующем: манипулятор, “захвативший” атом, соединится с ним навеки вследствие химического взаимодействия. Дрекслер не учел, что большая часть атомов – чрезвычайно активные частицы, немедленно вступающие в реакцию со всем, что попадется им на пути. (Истоки этой распространенной ошибки мы с вами рассматривали в главе, посвященной Фарадею и наночастицам золота.) Укрепил его в этом заблуждении эксперимент Эйглера. Но ведь Эйглер использовал атомы ксенона, те действительно инертны, попробовал бы он сделать что-нибудь подобное с атомами водорода или кислорода – у него бы ничего не получилось.

Второй аргумент формулируется также очень коротко: число Авогадро. Возьмем уже привычный нам объект – золото. В одном кубическом сантиметре золота содержится приблизительно 6×1022 атомов золота. За сколько времени можно собрать такой кубик из атомов? В восьмой главе я специально указал производительность совершенных природных молекулярных машин по сборке ДНК и белков – за секунду они укладывают не более нескольких десятков блоков. Но предположим, что нам удалось создать наноробот, который может укладывать по миллиону атомов в секунду. В этом случае на сборку кубика объектом в один кубический сантиметр он затратит… два миллиарда лет. Даже если мы поставим к станку миллион таких нанороботов, нам не хватит жизни, чтобы дождаться результата их трудов.

Невозможен, к счастью, при ближайшем рассмотрении и сценарий “серой слизи”. Если, несмотря на все сказанное выше, вы еще верите в возможность сборки чего-либо существенного из атомов, задумайтесь над двумя обстоятельствами. Во-первых, у описанных Дрекслером репликаторов не хватает сложности для создания себе подобных устройств. Так как вы уже наверняка устали от химии, давайте обратимся к аргументу из более близкой сердцу каждого области информатики. Репликатор Дрекслера состоит приблизительно из ста миллионов атомов. Этого мало даже для создания управляющего процессом сборки компьютера, даже для его памяти. Если предположить недостижимое – что каждый атом несет один бит информации, – то объем этой памяти будет 12,5 мегабайта, а этого, как вы понимаете, слишком мало – едва хватит на одну хорошую “картинку”. Во-вторых, у репликаторов возникнут проблемы с сырьем. Элементный состав электромеханических устройств принципиально отличается от состава объектов окружающей среды, и в первую очередь от биомассы. Поиск, извлечение и доставка атомов необходимых элементов, требующие огромных затрат времени и энергии, – вот что будет определять скорость воспроизводства. Если спроецировать ситуацию на макроразмер, то это то же самое, что собирать станок из материалов, которые необходимо найти, добыть, а потом доставить с различных планет Солнечной системы. Недостаток жизненных ресурсов ставит предел безудержному распространению любых популяций, куда более приспособленных и совершенных, чем мифические нанороботы.

Покончив навсегда, как им казалось, с концепцией Дрекслера и вычистив всю “дрекслеровщину” из проекта программы, инициативная группа приступила к продавливанию проекта во властных структурах; упомянутое ранее выступление Смолли перед палатой представителей конгресса США было лишь одним из этапов. Ситуация им благоприятствовала. Экономика США находилась в фазе роста и готовности к инвестициям в новые технологии. У Билла Клинтона подходил к концу срок его президентства, запомнившегося в основном скандалами, связанными с его амурными похождениями, попытками импичмента, покаянием со слезами на глазах перед всей нацией, несколькими “маленькими победоносными войнами” в республиках распавшейся Югославии и бомбардировками Белграда, предпринятыми с очевидной целью отвлечения внимания американской общественности от всего предыдущего. Клинтону хотелось сделать напоследок что-то позитивное и эпохальное. Отдадим ему должное: он сделал правильный выбор. 21 января 2000 года, выступая в Калифорнийском технологическом институте, Клинтон официально объявил о выделении в 2001 году пятисот миллионов долларов на программу Национальной нанотехнологической инициативы (ННИ) – беспрецедентное финансирование для научно-технологического проекта.

Но этот проект и не был в чистом виде научно-технологическим, он включал разделы, затрагивающие многие сферы жизни американского общества – образование, законодательство, пропаганду и т. п. В соответствии с программой государство осуществило значительные инвестиции в развитие инфраструктуры научных исследований. Были созданы нанотехнологические центры в 60 университетах страны. За первые три года реализации программы было выдано 2500 грантов приблизительно 300 академическим организациям и приблизительно 200 предприятиям малого бизнеса и некоммерческим организациям во всех пятидесяти штатах.

К исследованиям было привлечено около сорока тысяч специалистов, имеющих опыт работы по крайней мере в одном аспекте нанотехнологий. Открылись курсы переподготовки специалистов, работающих в других отраслях промышленности. Параллельно началась расширенная подготовка молодых специалистов в университетах по новым программам, ориентированным на нанотехнологии. Более того, началась реорганизация всей системы образования в стране, включая школьное. Цель этой реорганизации – значительное повышение уровня образования молодого поколения Америки, которое на настоящий момент признается несоответствующим новым задачам. Многое делается для изменения менталитета американских школьников, интерес которых к науке и технологиям устойчиво падал на протяжении многих лет. Вся система образования выстраивается вокруг нанотехнологий. Так как они объединяют в себе физику, химию и биологию, то эти дисциплины необходимо преподавать не в отдельности, а в некоем гармоничном комплексе. (Отголоски этого процесса можно увидеть в планах российского Министерства образования, собирающегося ввести в школах курс “естественных наук” вместо отдельных дисциплин.) Существенно, что вокруг этого же ядра предлагается строить и преподавание социальных наук. В широком плане реализация программы предполагала изменение всего строя мышления, переход от редукционистского подхода, характерного для западного человека, к холистическому, целостному.