Физика невозможного
Шрифт:
Как бы поразительно ни звучало описание репликатора, в природе он уже существует. «Принципиальная возможность» уже доказана. Природа берет сырье — мясо с овощами — и за девять месяцев сооружает из него человеческое существо. Чудо жизни — не что иное, как большая нанофабрика, способная на атомном уровне превращать вещество (к примеру, пищу) в живую ткань (младенца).
Чтобы построить нанофабрику, нужны три составляющих: строительные материалы, инструменты, которыми можно резать и соединять эти материалы; и чертежи, которыми следует руководствоваться при использовании инструментов и материалов. В природе строительными материалами служат тысячи аминокислот и протеинов, из которых строится живая плоть и кровь. Инструментами для резки и соединения — аналогами молотков и пил, необходимых для выстраивания протеинов в нужном порядке и превращения их
До сих пор физикам лишь в небольшой степени удается повторить то, что в природе встречается на каждом шагу. Но ученые считают, что ключ к успеху — создание армии самовоспроизводящихся нанороботов, или наноботов, которые должны представлять собой программируемые атомные машины для перегруппировки атомов внутри объекта.
В принципе, если иметь триллионы наноботов, можно напустить их на объект с заданием переставить определенным образом его атомы и таким образом превратить один предмет в другой. Поскольку наноботы должны быть самовоспроизводящимися, то для начала процесса их потребуется не так уж много. Необходимо также, чтобы их можно было программировать — тогда они смогут работать по заданному чертежу.
Прежде чем построить первые флоты наноботов, придется преодолеть немало очень серьезных препятствий. Во-первых, самовоспроизводящийся робот построить чрезвычайно трудно даже на макроскопическом уровне. (Не надо забывать, что при современном уровне техники мы не способны изготавливать даже очень простые атомные инструменты, такие как атомный подшипник или шестеренка.) Даже имея компьютер и сколько угодно электронных деталей, очень непросто построить машину, которая умела бы создавать точные копии самой себя. А если это так трудно сделать руками, на столе, то что же говорить о строительстве подобной машины на атомном уровне!
Во-вторых, пока вообще неясно, как программировать армию наноботов извне. Предлагают, в частности, посылать радиосигнал, который должен будет активировать каждый нанобот. Может быть, наноботы можно облучить лазерным лучом, несущим в себе инструкции. Но это означало бы отдельный набор инструкций для каждого нанобота, которых может быть великое множество — триллионы!
В-третьих, неясно, как именно нанобот должен отрезать, переставлять с места на место и склеивать атомы в нужном порядке. Не будем забывать, что природе на решение этой проблемы потребовалось 3,5 млрд лет, поэтому вряд ли можно надеяться решить ее всего за несколько десятилетий.
Нил Гершенфелд из Массачусетского технологического института — один из тех физиков, кто серьезно относится к идее репликатора, или «персонального производителя». Он даже преподает в MIT курс под названием «Как сделать (почти) что угодно», один из самых популярных в университете. Гершенфелд руководит в MIT Центром битов и атомов и всерьез размышляет о физических принципах, на базе которых можно было бы соорудить репликатор, — он считает, что именно это устройство послужит толчком для следующей технологической революции. Он даже написал книгу под названием «Грядущая революция на вашем столе — от персональных компьютеров к персональным репликаторам» (FAB: The Coming Revolution on Your Desktop — From Personal Computers to Personal Fabrication); в ней ученый подробно изложил свои взгляды на проблему персонального производства. Он считает, что наша цель — «сделать одну машину, которая сможет сделать любую машину», и уже успел основать для распространения своих идей сеть лабораторий по всему миру, преимущественно в странах третьего мира, где персональное производство принесло бы максимальную пользу.
Гершенфелд считает, что первоначально должен появиться универсальный фабрикатор, достаточно маленький, чтобы поместиться на столе,
Это еще не все. Универсальный персональный завод — только первый шаг. Со временем Гершенфелд хочет перенести свою идею на молекулярный уровень — и тогда с помощью его аппарата человек будет в состоянии изготовить буквально любой объект, какой только можно вообразить в деталях. Однако прогресс в этом направлении идет очень медленно, потому что манипулировать отдельными атомами очень сложно.
Аристидес Реквиха из Университета Южной Калифорнии — один из пионеров, работающих в этой области. Его специализация — «молекулярная робототехника», а цель — ни более ни менее как создание флотилии нанороботов, способных производить с отдельными атомами произвольные манипуляции. Реквиха пишет, что существует два подхода. Один из них — «сверху вниз»; при этом инженеры попытаются при помощи технологии травления, заимствованной из полупроводниковой промышленности, создать крошечные электронные схемы, которые затем смогут служить нанороботам мозгами. Эта технология позволит создавать крохотных роботов с размером компонентов около 30 нм методом нанолитографии, которая сейчас стремительно развивается.
Но есть и другой подход — «снизу вверх»; в этом случае инженеры попытаются строить крошечные роботы, передвигая и устанавливая на место атом за атомом. Главным инструментом такого строительства должен стать сканирующий зондовый микроскоп (СЗМ); это устройство использует ту же технологию, что и сканирующий туннельный микроскоп, чтобы распознавать и передвигать отдельные атомы. К примеру, ученые уже хорошо научились двигать атомы ксенона на платиновой или никелевой поверхности. Но Реквиха признает, что «до сих пор лучшая команда в мире должна работать десять часов, чтобы собрать конструкцию из примерно 50 атомов». Двигать отдельные атомы вручную — очень долгая и утомительная работа. Ученый признает, что необходим совершенно новый механизм, способный выполнять задачи более высокого уровня — автоматически передвигать в желаемом направлении сотни атомов за раз. К сожалению, пока такого механизма не существует. Поэтому не удивительно, что подход «снизу вверх» находится в младенческом состоянии.
Итак, сделаем вывод: согласно сегодняшним представлениям, телекинез невозможен, но в будущем, когда мы лучше научимся воспринимать сигналы мозга — т. е. мысли — при помощи ЭЭГ, МРТ и других методов, он может стать возможным. Не исключено, что еще в этом веке будут созданы аппараты, способные под воздействием мысли управлять сверхпроводниками при комнатной температуре и творить в результате такие чудеса, которые сегодня представляются нам волшебством. А к следующему столетию, может быть, мы научимся произвольно переставлять молекулы в макроскопических объектах. Все это заставляет отнести телекинез к невозможности I класса.
Некоторые ученые утверждают, что ключом к этой технологии должно стать создание нанороботов, снабженных искусственным интеллектом. Но прежде чем говорить о создании крошечных роботов размером с молекулу, нужно ответить на более элементарный вопрос: могут ли роботы существовать вообще?
7. Роботы
Однажды, не пройдет и 30 лет. мы незаметно перестанем быть самыми умными на Земле.
Джеймс Макалир
В фильме «Я, робот», снятом по произведениям Айзека Азимова, в 2035 г. создатели запускают в строй самую продвинутую в истории компьютерную систему. Она имеет собственное название — Вики — виртуальный интерактивный кинетический интеллект) — и предназначена для безупречного управления жизнью большого города. Под ее контролем находится все, от метрополитена и электрических сетей до тысяч домашних роботов. В основе программы Вики железный принцип: служить человечеству.