Техника - молодёжи 1989-12, страница 23

нипулятор' «ожидает» случайного наскока молекулы для ее захвата. Но для прецизионных операций тепловые колебания вредны. По этой причине Дрекслер спроектировал очень «толстый» манипулятор (конус 30 нанометров в диаметре и 100—в длину), сложенный из атомов углерода по типу алмазной решетки. Это придаст ему такую жесткость, что его тепловые перемещения не превысят половину диаметра атома.

СВЯЗЬ И УПРАВЛЕНИЕ

Управлять сборщиками «вручную» из-за огромной скорости их работы, конечно, невозможно. Это должны делать нанокомпьютеры, программируемые на каком нибудь обычном языке управления промышленными роботами.

Для связи с этими крошечными машинами можно использовать на-нокомпьютерный интерфейс или непосредственно передавать команды по проводам, достаточно толстым на управляющем конце, чтобы использовать обычную микротехнологию. Возможно, удобнее будет передавать команды по радио. Подходящим средством управления на-номашинами мог бы стать и свет.

Вообще роль света в нанотехно-логических устройствах может быть огромной, что особенно подтверждают достижения последних лет. Совсем недавно, например, полностью раскрыты молекулярные структуры фотосинтетических пигмент-белковых комплексов бактерий и зеленых растений, детально выяснен механизм их работы. Ученые начали думать об искусственном воспроизведении этих структур. Та же тенденция видна в исследовании механизма зрительного восприятия.

Светочувствительные молекулярные системы могут использоваться и во многих других областях, где этого не сумела сделать природа Можно будет задействовать весь ассортимент известных фотохимических и фотофизических эффектов. Например, свет может изменять форму определенных молекул. Перемещения атомов при этом происходят за триллионные доли секунды Наконец, свет может стать и источником энергии для наноуст-ройств.

Что касается нанокомпьютеров, то Дрекслер и здесь предлагает использовать механические принци

пы. Он разработал концепцию вычислительного устройства, в котором двоичный код реализуется двумя фиксированными положениями прочных линейных карбиновых молекул из 7—8 звеньев длиной 1 нм. Эти микроскопические стерженьки скользят в твердой матрице по ка налам, пересекающимся под прямыми углами, так что один стерженек может перекрывать (или не пе рекрывать) путь другому. Трех параллельных каналов, пересеченных четвертым, достаточно, чтобы образовать универсальную логическую ячейку. Набор таких ячеек позволяет реализовать любой процесс вычислений или обработки информации.

Запоминающее устройство емкостью в миллиард байт займет в таком исполнении объем бактерии — один кубический микрон. Длительность вычислительного цикла, то есть время перемещения стерженька из одного положения в другое, при его ничтожных размерах, составит всего 50 пс (10~¹² с). Поэтому быстродействие такой механической системы будет выше, чем у лучших современных макрокомпьютеров.

Естественно, компьютер может быть и электронным. При этом, пишет Дрекслер, если только верны идеи Р. Фейнмана, высказанные им в статье 1985 года «Квантовые компьютеры», их быстродействие будет еще на 3—5 порядков больше.

КОПИРОВЩИК

Все сказанное до сих пор, кажется, не предвещает особенных потрясений в нашей повседневной жизни. Пожалуй, описанные здесь машины смогут стать лишь дорогими игрушками для ученых и военных. Их масссзое производство представляется безнадежно нерентабельным Но все эти предположения останутся верными лишь до тех пор, пока в один прекрасный (а может быть, и страшный) день не будет создано

САМОВОСПРОИЗВОДЯЩЕЕСЯ НАНОУСТРОЙСТВО

Всем видам таких устройств Дрекслер дал общее название «репликатор», то есть копировщик. Прислушайтесь внимательно к этому слову. Может быть, когда-нибудь оно обозначит новую эру в жизни человечества. Она начнется, если будет построен один-единственный копировщик. Этого окажется достаточно для такого гигантского пе

реворота во всех областях человеческой деятельности, какого, может быть, еще не знала история.

Не слишком ли сильно сказано? Давайте посмотрим.

Итак, построен один копировщик. Допустим, что он в тысячу раз сложнее сборщика, то есть число атомов в нем равно примерно миллиарду. Тогда, работая все с той же более чем умеренной произ водительностью — миллион атомов в секунду, копировщик соберет собственную копию за тысячу секунд, то есть за четверть часа. Опять-таки эта оценка подтверждается независимым соображением: примерно за то же время в благоприятных условиях делится клетка микроба. Новая копия немедленно приступит к самовоспроизведению, и через 10 ч в растворе со строи тельными и «энергетическими» молекулами будет плавать уже около 70 млрд копировщиков, а менее чем за сутки их масса превысит тонну.

Не будем развивать идею о том, как Земля покроется километровым слоем копировщиков. Для этого их надо еще научить питаться «под ножным кормом». Мы, конечно, не будем торопиться и оставим их в баке со спецраствором, без которого они обречены на гибель.

Задумаемся о другом. Эта тонна сверхсложнейших устройств получена в течение суток БЕЗ ВСЯКИХ ЗАТРАТ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ТРУДА. А вторую тонну можно получить уже не.за сутки, а... правильно—всего за 15 минут—только подавай раствор. Вопрос о цене пожалуй что и отпадает. Немного осмелев и нарастив за неделю-другую нужную массу копировщиков, можно заставить их прямо из самих себя сложить... ну, допустим, мост через Берингов пролив.

Но дело, конечно, не в количественных рекордах. В наступившей «новой эре» исчезнет необходимость и в любом квалифицированном человеческом труде.

Вот, например, Дрекслер подробно описывает, как с помощью копировщиков построить, то есть, простите, вырастить, ракетный двигатель.

Процесс идет в баке, на дно которого помещают подложку — основание. Крышка бака герметически закрывается, и насосы наполняют его вязкой жидкостью, содержащей в виде взвеси копировщики, перепрограммированные на новые функции сборщиков.

21