Google+
PLANESCAPE ДНД И ФЭНТЕЗИ Фантастика 1960-х годов орлы
Версия для печатиБестиарий: Бестиарий. Нанороботы
Кратко о статье: Нанороботы — от гонок графитово-водородных автомобилей по золотой фольге до «серой слизи» Дрекслера, боевых нанороботов Лема и «сервисного тумана» Холла.

Мелочи жизни

Нанороботы

Научно-фантастический подход еще не означает, что речь всегда идет о будущем. Это лишь понимание того, что будущее будет другим.

Нил Стивенсон (интервью с Катериной Асаро, 1999 год)

Лень — двигатель прогресса. И это не просто забавный оксюморон. Чего только люди ни придумают, лишь бы не работать! Все изобретения — от палки-копалки до калькулятора — преследуют лишь одну цель: превратить труд в отдых. При этом исповедуется принцип всеобщей миниатюризации. Вспомните размеры первых телевизоров, компьютеров и мобильных телефонов. Сегодня все это можно легко унести в карманах. Ученые предсказывают, что рано или поздно в повседневный обиход войдут микроскопические устройства, собранные из отдельных молекул или даже атомов.

Десятилетия назад фантасты писали о гигантских шагающих роботах и танках размером с дом. В наши дни такая гигантомания — симптом футурологической близорукости. Если завтрашний день принадлежит роботам, то взглянуть на мир будущего можно будет только через микроскоп. Встречайте хозяев наших потомков — великих малышей нанороботов!

Мал мала меньше

Концепт-арт нанотелефона Nokia Morph.

Парадоксальный факт — никто не может точно ответить на вопрос, что же такое «нанотехнология». На бытовом уровне она воспринимается как нечто среднее между научной фантастикой и очередной чиновничьей «нанокормушкой» для малопонятной государственной корпорации «Роснано» во главе с легендарным Анатолием Чубайсом. А приставка «нано-« чаще всего используется хитрыми маркетологами для рекламы стирального порошка или машинного масла.

Правда в том, что нанотехнологии до сих пор на 99% теоретическая дисциплина, изучающая лишь перспективы создания вещей с заданной микроструктурой путем манипулирования молекулами или атомами. Практические достижения в этой области скромны и разрознены. Проще говоря, если собрать воедино все доступные для изготовления наноконструкции (нанопорошки, нанотрубки, нанопленки), то не удастся изготовить ни одного мало-мальски полезного микроустройства.

В данный момент нанотехнологии находятся примерно на том же уровне развития, что и космонавтика при Циолковском. Основные открытия еще впереди. А открывать придется много, ведь даже если собрать из атомов механические часы, аналогичные по конструкции полноразмерным, то работать они не будут. При таких масштабах проектирования придется учитывать межмолекулярные взаимодействия и даже квантовые эффекты (к примеру, температура плавления наночастиц очень низка — наночастица олова плавится при 130 градусах вместо обычных 230.

Нанотехнология произведет переворот в химии, медицине и микроэлектронике. Возможность создавать вещества, укладывая атомы слой за слоем, сделает ненужными «старомодные» химические реакции. Уголь и алмазы, песок и микрочипы, рак и здоровая ткань — все они отличаются друг от друга лишь последовательностью комбинации атомов.

Наношестеренки и нанопропеллеры. Пока только на бумаге.

Неигровая приставка

В переводе с греческого приставка «нано» означает «карлик». 1 нанометр = 10-9 метра. Толщина нитей ДНК равна 2 нм, диаметр эритроцитов — 7000 нм, а человеческого волоса — 80000 нм. Нанометр примерно во столько же раз меньше одного метра, во сколько толщина человеческого пальца меньше диаметра Земли. Сегодня под термином «нанотехнология» подразумеваются инженерные манипуляции в масштабах от 1 до 100 нанометров.

Надпись «нано» (толщина линии — 60 нм) в разных видах оптики.

Историю нанотехнологии принято отсчитывать от выступления знаменитого физика Ричарда Фейнмана в 1959 году на заседании Американского физического общества. Речь называлась «Там внизу много места» и была посвящена возможности манипулирования одиночными атомами. Согласно мысленному эксперименту Фейнмана следовало создать машину, мастерящую свои собственные копии чуть меньшего размера. Физическим пределом здесь был бы размер атома. В итоге мы бы получили гигантское количество микромашин, способных собирать из атомов любые — даже самые крупные — вещи.

Иллюстрация концепции Фейнмана, идеально подходящая для рассказа Житкова.

Но Фейнман был неоригинален. Еще 20 годами ранее о том же самом писал друг Корнея Чуковского — писатель и путешественник Борис Степанович Житков. В его рассказе «Микроруки» инженер вначале сделал небольшие манипуляторы, повторявшие движения его рук, с их помощью собрал еще меньшие «руки», потом еще более мелкие — и так далее до тех пор, пока ему не пришлось делать перчатки для микрорук из шкур инфузорий.

Сканирующий туннельный микроскоп. Основной инструмент современных нанотехнологов.

Если бы, — говорит, — был лучше мелкоскоп, который в пять миллионов увеличивает, так вы изволили бы, — говорит, — увидать, что на каждой подковинке мастерово имя выставлено: какой русский мастер ту подковку делал.

Николай Лесков «Левша»

Слово «нанотехнология» впервые прозвучало в 1974 году — японский ученый Норио Танигути употребил его в том же контексте, что и Фейнман. В 1980-х годах математическим обоснованием этой проблемы занимался инженер Эрик Дрекслер. Он утверждал, что начинать следует с белковых микромашин (уже сейчас компания Eli Lilly продает инсулин, сделанный бактериями), и лишь потом следует переходить к sine qua non* нанотехнологии — ассемблерам, то есть нанороботам, воспроизводящим самим себя.


*«То, без чего нет», необходимое условие.


Серое гу

Из идеи ассемблеров Дрекслер вывел понятие «grey goo» (традиционно переводимое, как «серая жижа» или «серая масса»). Теоретически достаточно лишь одного наноробота, умеющего воспроизводить себя из любых материалов, чтобы через некоторое время вся Земля превратилась в «серую массу» наномашин. Этот сценарий конца света называется «экофагия» (пожирание окружающей среды).

Ассемблеры также могут работать избирательно. К примеру, в игре Deus Ex: Invisible War Чикаго был превращен в серую массу с помощью нанодетонатора. В «Непредвиденном риске» (1962) Кристофера Анвила ученый создал преобразователь почвы, который превратил всю землю в серо-коричневую слизь.

Нанокостюм (игра Crysis). У корейцев были «дешевые копии».

В 2005 году канал Sci Fi транслировал телефильм «Путь уничтожения», по сюжету которого из хранилища компании Stark Corps на Аляске произошел случайный выброс нанороботов. Правительство, как обычно, приняло решение забросать серую массу атомными бомбами. Сериал интересен тем, что в нем показано, как постепенное пожирание планеты нанороботами вызвало мощные экологические изменения.

Чаще всего во всех нанопроблемах виноваты проклятые яйцеголовые ученые. В романе Майкла Крайтона «Рой» корпорация «Ксимос», получившая заказ от Пентагона на разработку нанороботов, не укладывалась в сроки. Для «ускорения» процесса было решено дать нанитам программу самообучения и выпустить их в пустыню Невады. Последствия, ясное дело, были самыми неприятными.

В книге Грегори Бира «Музыка, звучащая в крови» еще один бестолковый ученый попытался украсть из лаборатории нооциты — простейшие биокомпьютеры, созданные из лейкоцитов. Для этого он впрыснул их себе в кровь. Там они быстро развились, обрели разум и ассимилировали экосистему всей Северной Америки, после чего эволюционировали еще дальше и перешли в другое измерение.

Первый репликатор собирает свою копию за одну тысячную секунды, затем уже два репликатора собирают еще два за другую тысячную долю, теперь уже четыре собирают еще четыре, а восемь собирают еще восемь. Через десять часов их уже не тридцать шесть, а 68 миллиардов. Менее чем за день они наберут вес в тонну, менее чем за два дня они будут весить больше, чем Земля...

Эрик Дрекслер «Машины созидания» (1986)

Футбол нанороботов в рамках кубка Robocup. Для масштаба игрок (слева) снят на крупице соли.

В космосе тоже неспокойно. Одной из самых опасных рас сериала Stargate SG-1 можно назвать репликаторов — небольших кубиков, способных воспроизводить себя из любых материалов и ассимилировать новые технологии. Их нельзя назвать нанороботами в прямом смысле этого слова, однако каждый отдельный блок — сложнейшее устройство, которое поддерживает молекулярное единство с другими блоками репликаторов.

Асуранский нанит.

Другая раса сериала — асуранцы — представляет собой истинных нанороботов. Если репликаторы неуязвимы перед энергетическим оружием, но поражаются огнестрельным, то человекоподобные тела асуранцев легко пропускают через себя пули, но распадаются на отдельные наноблоки от плазменного заряда.

В фильме «День, когда Земля остановилась» робот GORT, стреляющий лучами из головы, оказался колонией насекомоподобных нанороботов. Они уничтожили половину Манхэттена и в перспективе сожрали бы весь мир — однако по законам жанра были остановлены мощнейшим электромагнитным импульсом из корабля Клаату. Правда, вместе с нанороботами наступил негарантийный случай и всем земным электроприборам, так что конец фильма вряд ли можно назвать счастливым.

Наконец, во втором сезоне сериала Lexx была предложена интереснейшая идея финала экофагии: самовоспроизводящиеся механические руки переработали всю материю Вселенной. Затем они погнались за главными героями, в результате чего вся масса вселенной собралась воедино и произошел Большой взрыв. Нанороботам на заметку: сожрав весь мир, не скапливайтесь в одном месте.

Смерть «Второй жизни»

19 ноября 2006 года онлайн-игра Second Life подверглась атаке компьютерного прототипа «серой слизи». Объекты в виде золотых колец, размножавшиеся при любых попытках взаимодействия с ними, вскоре заполнили весь виртуальный мир и перегрузили сервера. «Вторую жизнь» удалось оживить лишь через полчаса.

Экофагия — не всегда зло. Уил Маккарти в романе «Цветение» (1998) описывает переработку всей органики Земли нанороботами «Микора». Уцелели лишь колонисты на нескольких планетах Солнечной системы. Они вынашивают планы мести, однако в финале обнаруживают, что «серая масса» разумна, а поглощенные ей люди лишились физических тел, но сохранили свои индивидуальности и воплотились в новый тип нанообщества.

Сергей Лукьяненко в рассказе «Нечего делить» высказал интересную мысль об ограничении свободы нанороботов механизмами квантового уровня. Фемтоботы не существуют в материальном мире и их не волнует, какая форма материи лучше — обычное вещество или «серая слизь». Они пресекают любую попытку бунта нанороботов, ведь с людьми им делить нечего.

Корабли репликаторов.

Идея «серой слизи» была высказана четверть века назад. В 2004 году ее автор Эрик Дрекслер опубликовал статью «Безопасное экспоненциальное производство», в которой отказался от этой концепции и заявил, что подобные наномашины слишком сложны, чтобы быть созданными в обозримом будущем. Наиболее практичной он считает традиционную «конвейерную» сборку нанороботов. Вместо фантастической экофагии по мнению автора следует опасаться вполне реальной гонки вооружений, когда крупномасштабное производство боевых нанороботов превратит их в оружие более грозное, чем атомное.

Пыль к пыли

Историю обычных нанороботов в фантастике можно условно начать с 1956 года, когда в продажу вышел рассказ Артура Кларка «Соседи». Профессор Такато ставил на уединенном атолле эксперименты над термитами, пытаясь привить им разум. Его главным инструментом был французский микроманипулятор — устройство, позволяющее с помощью понижающих передач выполнять хирургические операции над отдельными живыми клетками. Это, конечно, была не техника наноуровня, но такой манипулятор — «первая ласточка» фантастических нанотехнологий, до разговоров о которых оставалось добрых 20 лет.

В Metal Gear Solid 2 кровь Снейка была насыщена лечебными нанороботами.

Фантасты середины прошлого века привыкли мыслить лишь на микро-, но не на наноуровне. К примеру, главный герой повести Роберта Силверберга «Как это было, когда не стало прошлого» (1969) работал «звуковым скульптором». Он склеивал динамики из специальной «громкоговорящей краски» — миллионов микродинамиков размером с молекулу. В романе «Непобедимый» (1964) Станислав Лем нарисовал картину эволюции самовоспроизводящихся роботов, наиболее удобной формой «жизни» для которых в итоге оказались простейшие миниатюрные мухи с минимумом функций, но зато способные объединяться в непобедимый многомиллиардный рой. Интересно также, что в эссе «Эволюция наоборот» автор утверждает, что главной ударной силой войн будущего будут нанороботы:

Да и что мог поделать самый храбрый и опытный солдат, обвешанный гранатами, вооруженный автоматом, ракетометом и прочим огнестрельным оружием, с микроскопическим и мертвым противником? Не больше, чем врач, который решил бы сражаться с микробами холеры или чумы при помощи молотка или револьвера.

Станислав Лем «Эволюция наоборот» (1983)

Правильное и неправильное изображение наноробота в крови. Он должен быть размером с кровяную клетку.

До 1970-х нанороботов в фантастике не было, да и после этого они много лет никак не могли прижиться в этом жанре. До сих пор наномеханизмы существуют лишь на бумаге. А в эпоху космического прорыва механизмы атомарного размера и вовсе казались слишком оторванными от реальности — авторов больше интересовали звезды и полноразмерные роботы.

Когда технологии слегка подтянулись к мечтам, о нанороботах заговорили вновь. Оптимисты сразу вспомнили медицину: нанороботы могут двигаться по капиллярам, диагностировать болезни, вводить лекарства локально и даже делать операции. Они способны победить рак, уничтожить вирусы, «чинить» повреждения на уровне клеток и ДНК, обеспечивая человеку физическое бессмертие (см., к примеру, «Трансчеловек» Юрия Никитина»). Теоретически возможно будет даже оживлять людей, замороженных методами крионики.

В 2005 году доктор Джон Холл предложил концепцию «сервисного тумана». Первоначально в его замыслах был лишь наномеханизм, заменяющий автомобильные ремни безопасности. Представьте себе простейших нанороботов с телескопическими «руками», простирающимися во все стороны. Они распределяются вокруг пассажира и сцепляются друг с другом, образуя вентилируемую полупрозрачную оболочку. При аварии «руки» резко сокращаются, превращая полупрозрачный туман в очень твердый материал. Способность «рук» пружинить обеспечит равномерное распределение энергии удара. Нечто подобное («инерционные поля») можно увидеть в сериале «Звездный путь» или рассказе Ларри Нивена «Древнее оружие» (1967).

В одной из документальных передач BBC, посвященных «Доктору Кто», было предположено, что поверхность корабля TARDIS сделана из «нанотумана».

Другая, еще более умозрительная разновидность сервисного тумана — облако нанороботов с сомкнутыми «руками», способное принимать форму чего угодно. Вместо построения твердого объекта атом за атомом они сразу же становятся им. Иначе говоря, по желанию человека в любой момент из серой дымки, витающей в воздухе, может «сконденсироваться» любой предмет мебели.

«Сервисный туман» также может стать следующей ступенью нашей эволюции. В киберпанковском комиксе «Трансметрополитен» есть раса «фоглетов» (foglets — нечто вроде «туманники»), представители которой научились переселять свой разум в облако нанороботов. Оно может быть невидимым, а может сгущаться в розовый туман с очертаниями лица фоглета.

Главный герой «Трансметрополитена» был списан с Хантера Томпсона, отца гонзо-журналистики.

С недавних пор в литературе появился жанр «нанопанк». Нил Стивенсон называл эру нанотехнологий «Алмазным веком» (в каменный век основным конструкционным материалом был камень, а в алмазный — углерод). Одноименный роман 1995 года описывает такие чудеса нанотехники, как генераторы материи, бесплатно снабжающие людей едой и одеждой, а у городов есть «иммунные системы» из облаков летающих нанороботов.

Годом позже к теме нанопанка обратился Пол Ди Филиппо (сборник «Рибофанк»). Его нанороботы, названные «силикробами», угнездились в земной коре, захватили всю планету, а потом воссоздали мир в том же виде, сохранив воспоминания его обитателей и даже дав им некоторую свободу (нанооблако желало поглотить другие планеты, а люди всегда стремились в космос).

В российской фантастике к нанопанку можно отнести произведения Александра Тюрина («Боятся ли компьютеры адского пламени?», «Киберозойская эра», «Отечественная война 2012 года» и т. д.), а также книгу Александра Лазаревича «Сеть «Нанотех».

Умные вещи

К сегодняшнему дню работу нанотехнологий можно увидеть воочию лишь в нескольких случаях, и чаще всего речь идет о графите. Ученые уже умеют выращивать углеродные нанотрубки — тончайшие цилиндры свернутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей длиной до нескольких сантиметров. Хотя сейчас нанотрубки стоят несколько сотен долларов за 1 грамм, им прочат будущее тросов для космических лифтов.

В 2004 году был получен графен (кристаллическая решетка из атомов углерода), который может заменить кремний в нано-микросхемах. В 2005 году компания Altair Nanotechnologies заявила о разработке наноматериала для электродов литиевых аккумуляторов. Последние обещают сделать электромобили не сказкой, а былью. Intel намеревается сделать процессор со структурными элементами в 5 нм.

Наноавтомобиль из углерода и водорода. При нагревании ездит по золотой пластине. Разработка университета Райса.

Уже можно записывать данные на диски с атомарной плотностью информации, уже есть наноантенна-осциллятор, молекулярные роторы, молекулярные пропеллеры... В конце 2008 года потребителю было доступно около 800 товаров с наноматериалами — клейкая лента, антисептическая одежда и фольга для пищи, крема от загара и т. п. Каждый месяц появляется до 5 простейших «нанопродуктов», раздувающих маркетинговый «нанопузырь». Что такое нанотехнологии — очередные малореальные грезы о разумных роботах или инструмент прогресса вроде компьютеров и интернета? Время покажет.

Это интересно
  • Организация «Гринпис» — яростный противник нанотехнологий, требующий полного запрещения исследований в данной области.
  • Наночастицы меньше длины волны света и потому не отбрасывают тени. Однако под действием волн света они могут начать испускать свет меньшей частоты, причем его цвет будет зависеть от размера частицы.
  • В 2007 году президент Путин в послании к Федеральному собранию назвал нанотехнологии наиболее приоритетным направлением развития науки и техники.
  • Самый прочный материал, известный сегодня, — ADNR, получаемый из фуллеренов углерода.
  • Калифорниец Крис Орфеску стал родоначальником наноживописи. Он фотографирует срезы твердых тел через электронный микроскоп и раскрашивает снимки. Получаются абстрактные картины, которые на самом деле таковыми не являются (на них изображены реальные объекты).

«Осколки» Орфеску (коллоидная частица графита в жидком азоте).

Комментарии к статье
Для написания комментария к статье необходимо зарегистрироваться и авторизоваться на форуме, после чего - перейти на сайт
Рено Гринлиф
№ 1
13.06.2009, 02:31
"The World Of Goo"! Почему не упомянули "The World Of Goo"?

Последний раз редактировалось Рено Гринлиф; 13.06.2009 в 17:35.
Spy Fox
№ 2
13.06.2009, 11:54
М-да. В реальности технология еще малоизучена, а в фантастике наниты уже вовсю становятся идеальными лекарями, страшными убийцами, пытаются сожрать весь мир или переделать Человечество в нечто страшное и нелепое. Может распустить эту Роснано и уволить Чубайса пока не поздно?
Caleb
№ 3
18.06.2009, 06:53
Цитата:
В 1980-х годах математическим обоснованием этой проблемы занимался инженер Эрик Дрекслер. Он утверждал, что начинать следует с белковых микромашин (уже сейчас компания Eli Lilly продает инсулин, сделанный бактериями), и лишь потом следует переходить к sine qua non* нанотехнологии — ассемблерам, то есть нанороботам, воспроизводящим самим себя.
Не ассемблерам (то есть сборщикам), а репликаторам (копировщикам). Слово "репликатор" упоминается в тексте ниже, но почему-то как синоним "ненастоящих" нанороботов.
Bad 13
№ 4
31.08.2009, 17:49
Нано постепенно становится частью жизни! Подобные технологии это стремление людей с одной стороны к гигантизму (Даёшь самую большую хрень на планете!=)) ), строгой стороны к миниатюризации ( Сикоко теликов поместится у меня в кармане) !!
sourse
№ 5
06.10.2012, 18:23
10^-9 это один нанометр, 5 нм -размер транзистора и прочих элементов(в перспективе). А вообще подобные технологии используют для придания материалам неодходимых свойств и параметров, а так же синтеза веществ.
РАССЫЛКА
Новости МФ
Подписаться
Статьи МФ
Подписаться
Новый номер
В ПРОДАЖЕ С
24 ноября 2015
ноябрь октябрь
МФ Опрос
[последний опрос] Что вы делаете на этом старом сайте?
наши издания

Mobi.ru - экспертный сайт о цифровой технике
www.Mobi.ru

Сайт журнала «Мир фантастики» — крупнейшего периодического издания в России, посвященного фэнтези и фантастике во всех проявлениях.

© 1997-2013 ООО «Игромедиа».
Воспроизведение материалов с данного сайта возможно с разрешения редакции Сайт оптимизирован под разрешение 1024х768.
Поиск Войти Зарегистрироваться