Emilijamil2009
0
All posts from Emilijamil2009
  Emilijamil2009 in petrenko2009,

O нанотехнологиях.

КАРЛИКИ НАСТУПАЮТ

Бойся нанайцев, дары приносящих

Люди сохранят свою власть над машинами, но эта власть будет в руках у малочисленной технологической элиты. Труд остальных человеческих масс окажется не нужен -- все будет делаться роботами, -- и тогда может начаться глобальное истребление большинства человечества его меньшинством. Истребление может произойти либо насильственным путем, либо более гуманными методами типа сокращения рождаемости до установленного элитой уровня


«По мере того как общество и стоящие перед ним проблемы будут становиться все более сложными, а машины -- все более разумными, люди станут позволять машинам принимать все больше решений за себя... В конце концов будет достигнута фаза, когда решения, необходимые для поддержания системы, будут настолько сложными, что люди не смогут разумно их принимать. На этой стадии машины фактически обретут контроль...»

Это пророчествовал в своем трактате, опубликованном на страницах «Вашингтон пост» и «Нью-Йорк таймс», самый изощренный террорист минувшего века Теодор Качински. Напомню, что на счету этого блестящего выпускника Гарварда, профессора математики три погибших и двадцать три изувеченных человека. Причем людей не простых. Убийца с 1976-го по 1995 год избирательно посылал по почте бомбы ведущим ученым США, по его собственным словам, пытаясь спасти мир от науки.

И вот шесть лет спустя в среде ученых и исследователей, специализирующихся в области так называемых высоких технологий, вновь царит переполох. Он часто прорывается наружу в виде пугающих реплик, странных интервью и редких истеричных статей. Нет, никто больше не рассылает почтой посылок-убийц, да и сам Качински благополучно отбывает пожизненный срок в федеральной тюрьме. Просто идея о том, что Доктор Бомба, как прозвали террориста в ФБР, был не так уж и неправ, делая то, что он делал, захватывает все большее число людей.

Самое удивительное, что на сей раз волнуются НЕ ТОЛЬКО «зеленые» и правозащитники во главе с далай-ламой и Сергеем Ковалевым, а порой и сами ученые. Предметом их беспокойства является новая революционная отрасль современной техники -- нанотехнологии.


ДЕТСТВО

Этот термин появился в середине XX века благодаря нобелевскому лауреату, известному физику Ричарду Фейнману. Он еще в далеком 1959 году утверждал, что человечество скоро научится манипулировать отдельными атомами, молекулами или живыми клетками и сможет синтезировать все, что угодно. Сам термин, а точнее приставка «нано», происходит от греческого слова nannos -- карликовый (отсюда нанометр -- одна миллиардная доля метра). Однако все будущие открытия в этой области оказались связаны с именем другого человека...

В 1977 году Эрик К. Дрекслер был еще студентом. Но он очень любил работы Фейнмана, мечтал о колонизации далеких планет и коренном изменении нашей. В конце концов на пресловутой звездной колонизации пришлось поставить жирный крест, и Эрик страстно переключился на среду обитания человека. «Хорошо бы уменьшить всю нашу технику в какое-нибудь неимоверное число раз», -- сказал он однажды. Сказал -- и попал в историю. В историю нанотехнологий. Тогда же Дрекслер предложил сконструировать молекулярные машины -- своеобразные искусственные биологические молекулы, работающие в живых клетках. Позднее они станут известны под именем ассемблеров... Предложить-то предложил, но наука, как всегда, пошла к этому окольным путем.

Сначала в 1981 году ученые швейцарского отделения IBM подарили миру особый туннельный микроскоп. Благодаря этому изобретению стало возможным то самое манипулирование мельчайшими частицами материи. Исследователи переносили атомы из одного места в другое и составляли из них неприличные слова. На этой основе в начале 90-х заработала свои очередные миллионы компания XEROX -- созданный ею первый в мире молекулярный робот вылавливал молекулы, проводил их через мембрану, а затем использовал получившиеся атомы для художественного конструирования, прямо как в «Лего». Еще робот отличался мобильностью и возможностью быть «поставленным на поток».

...Итак, что же это такое -- нанотехнологии?

Большинство предметов, созданных человеком, имеют в своей структуре триллион триллионов атомов. Тот или иной способ упорядочивания их лежит в основе всех технологий. От заточки кремниевых стрел до компьютеров -- большой прогресс, но суть методики всегда была одна -- собирая детали, мы все еще вынуждены манипулировать большими и плохо управляемыми группами атомов. А вот размеры помельче даются пока хуже. Но успехи есть. Со времен Левши мы продвинулись в покорении микромира.

Человек научился обращаться с объектами микрометровых размеров. Это группы в тысячи атомов, может быть в сотни. Еще один шаг вниз -- в наномир, то есть уменьшение объекта манипуляции еще в тысячу раз, позволит производить вещи из отдельных атомов. Или делать машины, сравнимые по размеру с крупными молекулами. Мы пока не знаем, КАК такое осуществить. Но, видимо, этот шаг в относительно близком будущем будет сделан.

Собственно, ничего еще не случилось. Все опыты в наномире пока похожи скорее на детские забавы. Самая маленькая в мире ручка рисует на поверхности золота круги в несколько атомов шириной. Буквы IBM высотой в шесть-восемь атомов выложены с помощью туннельного микроскопа. Коробочка с длиной ребра в несколько нанометров, открывающаяся и закрывающаяся от приложенного импульса. Одностенные нанотрубки диаметром 1 нанометр и длиной от 100 до 300 нм. Пропеллерообразная молекула, способная вращаться на медной поверхности.

Хотя современная технология позволяет манипулировать отдельными атомами, но выглядит все еще довольно неуклюже: огромный прибор хватает отдельный атом и транспортирует его. А вот бы научиться создавать настоящие «нанороботы», которые, сами будучи размером с нанометр, хватали бы атомы и переносили их в нужное место! Сегодня Foresight Institute обещает $250 000 тому, кто построит «руку», способную манипулировать с веществом на молекулярном уровне.

Проект манипулятора уже достаточно подробно описан. У позиционирующего устройства «руки» будет шесть степеней свободы. Каждая будет управляться своим храповиком, приводимым в действие давлением инертного газа, цилиндрами будут служить углеродные нанотрубки. Просто и в чем-то даже примитивно. Однако пока такая «рука» не создана.

И первой областью технологии, в которой будет осуществлена сборка с помощью такой «руки», по-видимому, будет наноэлектроника. Дело в том, что у микросхем, изготовляемых традиционным способом, есть два фундаментальных недостатка. Во-первых, современная технология не может оперировать с элементами схем меньше сотен атомов в размере. И во-вторых, она плоская. То есть не позволяет создавать объемные схемы, хотя это повысило бы плотность чипов в десятки раз и во столько же уменьшило их размеры. В частности, таким образом невозможно воспроизвести нейронные схемы, подобные тем, что работают у нас в мозгу.

Наносборка выведет электронику на принципиально иной уровень! Еще в октябре 1998 года датские ученые продемонстрировали атомный триггер, состоящий из... одного атома кремния и двух атомов водорода. Современная техника уже вплотную приблизилась к теоретической возможности запоминать и передавать 1 бит информации (минимальная единица информации) с помощью одного электрона. А там уже и до искусственного разума рукой подать.

Революция случится, когда из десятков «нанорук» под управлением нанокомпьютеров будут собраны нанозаводы, способные, следуя внешним или собственным программам, собирать из отдельных атомов другие наномашины. Такие устройства будут называться ассемблерами, или сборщиками. Состоящие из примерно миллиарда атомов и следующие программам внутренних нанокомпьютеров или командам извне, они выдадут производительность сборки, равную миллиону атомов в секунду. За тысячу секунд, или немногим больше чем за 15 минут, ассемблер сможет скопировать самого себя. Это примерно такое же время, за которое бактерия воспроизводит себя при благоприятных условиях. Чувствуете? Человечество в одном шаге от создания искусственной жизни!

А отсюда вытекают интересные возможности -- если один самовоспроизводящийся ассемблер может сделать свою копию за одну тысячу секунд, то его можно запрограммировать, чтобы он построил что-нибудь еще своего размера с той же скоростью. Значит, тонна ассемблеров сможет быстро построить тонну чего-нибудь еще -- и конечный продукт будет иметь все свои триллионы триллионов атомов в единственно возможных местах.

Что это нам даст? Все! Успехи в медицинских, космических, вычислительных, военных технологиях -- все они будут зависеть лишь от способа упорядочивания атомов.

«Представьте себе предприятие будущего по производству двигателей ракет. В помещении мы видим огромный чан, в его центре -- опорная плита, на которой находится «семя» -- нанокомпьютер с хранящимися в нем планами будущей конструкции. На поверхности «семени» имеются места, к которым прикрепляются ассемблеры.

По нажатии кнопки насосы затопляют емкость густой молочной жидкостью. Жидкость заполнена ассемблерами, которые вырастили и перепрограммировали в другом чане. Ассемблер прилипает к «семени», и информация «семени» передает инструкции компьютеру ассемблера. Подчиняясь инструкциям «семени» (которые распространяются через расширяющуюся сеть ассемблеров), из хаоса жидкости растет поначалу что-то вроде кристалла, состоящего из роботов-ассемблеров. Так как каждый ассемблер знает свое место в плане, он зацепляет другие ассемблеры, только когда необходимо. За несколько часов каркас из ассемблеров вырастает так, что уже соответствует планируемой конечной форме ракетного двигателя.

Тогда насосы чана возвращаются к жизни, заменяя молочную жидкость одиночных ассемблеров чистой смесью органических растворителей и растворенных веществ, включая алюминиевые сплавы, компоненты, обогащенные кислородом, и компоненты, служащие в качестве топлива для ассемблеров. По мере их расходования жидкость становится все более прозрачной, а двигатель все больше обретает форму.

Наконец чан опустевает, пульверизатор омывает двигатель, крышка открывается -- и внутри возвышается готовый двигатель, который сохнет. Его создание потребовало менее дня и ноль человеческого внимания», -- так представляется производство будущего Эрику Дрекслеру, одному из гуру нанотеха. И это будет, по прогнозам, лет через 50.

Сельское нанохозяйство преобразится полностью. Комплексы нанороботов заменят естественные «машины» для производства пищи -- растения и животных. Вместо длинных цепочек «почва -- углекислый газ -- фотосинтез -- трава -- корова -- молоко» останутся лишь «почва -- нанороботы -- молоко». Или сразу творог. Или сразу масло. Или мясо. Уже жареное, но без холестерина... Съеденная груша не исчезает в никуда, раз действует закон сохранения вещества, плод можно будет создать заново из того, что от него останется... Ну, вы понимаете. Потребуется только энергия.

Вещи, созданные наномашинами, будут «умными» сами по себе. Мало того, что они смогут видеть, слышать и думать. На базе нанотехники ничего не стоит создавать предметы и конструкции, изменяющие свою форму и свойства. В зависимости от количества пассажиров автомобиль, например, сможет отращивать дополнительные сиденья, а его двигатель -- заживлять царапины на стенках цилиндров.

Человек перестанет влиять на окружающую среду. Во-первых, за счет насыщения экосферы молекулярными роботами-санитарами, превращающими вредные отходы деятельности человека в полезное исходное сырье, а во-вторых, за счет перевода промышленности и сельского хозяйства на безотходные нанотехнологические методы. И это случится к третьей четверти XXI века.


ОТРОЧЕСТВО

Первое направление развития нанотехнологий уже внедрилось в нашу каждодневную жизнь. Нанотехнологии, например, давно применяются при выпуске DVD-дисков (при изготовлении матрицы для производства этих дисков используются нанотехнологические методы). А исследователи из IBM Research вообще обещают более чем в сотню раз повысить плотность записи информации в магнитных средах. Вплотную они подобрались и к компьютерам: в производство запущены первые процессоры с чипами, размеры которых удалось уменьшить в фантастическое число раз. Правда, сами ЭВМ пока не справляются с управлением комплексами наномашин, но, по прогнозам специалистов, подобное недоразумение продлится еще от силы десять лет.

Правда, как конструировать гипотетический ассемблер (аналог саморазмножающейся молекулярной машины), пока не знает никто. Обозреватель научно-популярного журнала Nature Дэвид Джонс, например, задает неприятные вопросы о том, где нанороботы будут брать энергию, как будут находить конкретные атомы для переноски и ориентироваться в пространстве. Молчит Дрекслер, не дает ответа.

Каковы же светлые перспективы? Никаких болезней, утверждает тот же Дрекслер, -- все лечится на молекулярном уровне путем изменения структуры ДНК, даже лекарства не нужны. Осуществлять «молекулярную хирургию» будут так называемые молекулярные роботы, например полуорганические: управляющее устройство на кремниевой основе, а все остальное -- молекулы органики, обладающие заданными свойствами, их введут вам внутривенно вместе с физиологическим раствором. И они займутся механическим воздействием на клеточные структуры, чтобы лечить их или изменять в зависимости от ситуации.

Все это с пеной у рта обещают Дрекслер, Смэлл и остальные энтузиасты. Их оптимизм критикуют те, кто абсолютно не разделяет оптимизма наноадептов.


ДРУЗЬЯ

Администрация США увеличила ассигнования на исследования во всех научно-технических отраслях, включая и нанотехнологии. Уже работает новая Национальная инициатива в области нанотехнологий стоимостью 497 миллионов долларов. Быстрыми темпами развития данной отрасли науки заинтересовалось и могущественное ЦРУ, которое создало под своим крылом некую некоммерческую организацию, в задачу которой поставили инвестирование в компании, занимающиеся разработкой новых технологий. Наконец, недавно Агентство передовых оборонных проектов США выделило 10 миллионов долларов на исследования в области замены кремниевых материалов, которым мы обязаны компьютерами, мобильными телефонами и прочим, веществами нового порядка. Тоже с помощью нанотехнологий. В данном случае я говорю в основном об Америке, так как она считается мировым лидером в области синтеза и сборки наноструктур, тогда как Европе на откуп досталась область биологии, а Японии -- создание наноприборов.


ВРАГИ

«Эти технологии XXI столетия, генетика, нанотехнология и роботика, настолько могущественны, что могут привести к совершенно новым типам катастроф и злоупотреблений», -- утверждает главный научный сотрудник и отец-основатель компании-гиганта Силиконовой долины Sun Microsystems Билл Джой в своей нашумевшей статье для журнала Wired «Почему мы не нужны будущему».

«Берегитесь, -- пишет Билл, -- в нанотехнологиях гигантская мощь и гигантская угроза». Ведь их, к примеру, могут использовать отдельные неадекватные индивидуумы или небольшие группы таких индивидуумов. При ненадобности крупных производственных мощностей и редких материалов для этого будет необходимо лишь одно -- знание.

Среди теоретиков нанотехнологии уже давно бытует жутковатый термин «серая слизь». Имеется в виду, что будет создан такой самовоспроизводящийся механизмик, который будет воспроизводить себе подобных из тех атомов, что окажутся поблизости. Два механизмика -- четыре -- восемь -- шестнадцать... Через сутки все погибнет, планета покроется слоем этих катастрофически размножившихся наномеханизмов.

Кстати, сам Дрекслер тоже поговаривает о таком сценарии, только в более оптимистическом ключе. Он считает, что скоро все человечество придет к нанообществу, в котором работать будут одни ассемблеры. Нам же, людям, останется только потреблять и развлекаться, постепенно, сами понимаете, деградируя.

Станислав Лем называл нечто подобное «разумной средой обитания». Если наноразмерные логические элементы заполнят собой весь окружающий мир, то он превратится в один гигантский компьютер. Каждый человек в нем будет одновременно частью и целым. В последнее время этому даже придумали термин -- «нанархия», когда неукоснительное соблюдение людьми законов достигается благодаря Маленькому Брату -- особым всевидящим нанороботам.

Чтобы окончательно запугать вас, отмечу, что безудержного развития нанотехнологий испугались и правительственные организации США. Недавно представитель НАСА Самюэль Веннери сообщил, что агентством создан особый подкомитет по изучению последствий этого развития.

Также начинают потихоньку волноваться крупные монополии -- нефтяные, пищевые, фармацевтические. Ведь, как уже было сказано выше, в будущем их услуги никому не понадобятся.

Потом, нельзя не учитывать и голоса скептиков, для которых нанотехнологии -- очередная дорогостоящая псевдонаучная афера. «Они обещают создавать древесину в искусственных условиях? -- спрашивает Джейн Александр, анализирующая положение дел в наноэлектронике по поручению американского правительства. -- Но древесина и так до невозможности дешева. Деревья и сами великолепно растут».

Да, скептики признают, что все нарисованные нано-

адептами сценарии очень интересны, но они не опробованы в реальности -- все это компьютерная модуляция. «Скорее, компьютерная спекуляция», -- уточняет Филипп Барт, инженер компании Hewlett Packard.

Пока никто из лагеря «отрицательно-сомневающихся» не предложил удобоваримой программы по решению проблемы, которой, правда, еще нет. Но друг Билла Джоя -- ученый-компьютерщик и философ Дэвид Гелернтер -- уже был искалечен присланной по почте каким-то фанатиком бомбой именно за свою приверженность к столь пугающей отрасли науки. Как оказалось, нанотехнологии, пока еще несуществующие, могут быть опасны -- за них уже взрывают.

Кирилл ЖУРЕНКОВ, Дмитрий НАЗАРОВ