少し前に、マサチューセッツ工科大学の学生であるエリック・K・ドレクスラーは、分子機械、つまり生細胞で働く生体分子の人工シミュレーションを作成することにより、技術システムをマクロからミクロレベルに移行する必要があるという考えを表明しました。
EKドレクスラーは少数の愛好家グループとともに、スタンフォード大学でナノテクノロジーの研究を始めました。
当初、アミノ酸、酵素（生化学反応の触媒）、天然のタンパク質、組織などの生体類似構造の実験がありました。
しかし、バイオシミラー構造（および作成できるものすべて）は有機物であり、その能力は限られていることをすぐに理解します。 高温高圧下で安定性を失ったり、分解したり、固体材料を非常に正確に処理したり、攻撃的な環境で動作したりすることはできません。 そして、必要なすべての種類のナノメカニズムが生体分子から構築できるわけではありません。 これは、無機物質と結晶構造が必然的に必要とされることを意味します。
さらに、生体成分からのバイオマシンの設計には、必要な機能の「出力」を提供する膨大な数の新しい原理、方法、デバイス、および物質の発明が必要になります。
したがって、技術の開発中に開発されたアイデアと技術の壮大な合計を放棄することは意味がありません。 これは、ホイールから始まってコンピュータで終わる、自然が「考えていない」ことのすべてです。 したがって、ドレクスラーは、原子レベルでベアリングとギアを構成する方法を詳細に実証し、滑り摩擦などの問題を調査しました。
同時に、バイオシミラー構造がなければ、個々の原子や分子を操作することは非常に困難です。 したがって、ナノマシンは、生体システムと技術システムの特性を組み合わせなければなりません。
ドレクスラーによると、主な種類の機械は、いわゆるアセンブラー、つまり コレクター。 必要な原子や分子から、エンジン、「マシン」、コンピューティングデバイス、通信など、あらゆる目的のナノシステムを構築できなければなりません。 これは、RNAやDNAチェーンなどの「パンチテープ」上の交換可能なプログラムを備えた汎用分子ロボットです。 プログラムを変更するプロセスは、ウイルスによる細胞の感染に似ている可能性があります。
ドレクスラーは、コレクターがタスクを完了するには、それぞれ数百個の原子（合計で約100万個の原子-サイズは平均的な細菌の約30分の1）で構成される約1万個の可動ノードと固定ノードがあれば十分であると考えています。
外部的には、コレクターは長さ100原子の「ハンド」マニピュレーターを備えたボックスと考えることができます。 マニピュレータ自体はシンプルですが、あらゆる複雑な交換可能なツールで動作できます。 活発な反応中心を持つ分子、すなわち 他の分子と強い化学結合を形成できるサイト。 コレクター内には、マニピュレーターを移動するデバイスがあり、そのキャプチャー内の分子ツールを置き換え、すべてのアクションのプログラムが含まれています。
セル内のリボソームのように、コレクターは、出発物質、プリフォーム分子、および「燃料」が豊富な特別な液体（大量の化学エネルギーを含む分子）が入った容器で作業します。
どうやら、「手」は、カオス的な動きで選択的ノズルを通過した所望の分子が捕獲に当たるまで単純に待機します。 この原則によれば、すべての酵素の活性部位が機能します。 構造には、形状とサイズが目的の分子と完全に一致するベンドがありますが、他にはありません。 高速酵素の場合、処理速度は培地中に十分な濃度で毎秒100万粒子です。
したがって、コレクタのデューティサイクルは、1秒間に約100万回繰り返すことができます。 この評価は、別の独立した議論によって確認できます。コレクターの「手」は人間の手よりも約5,000万倍短いため、慣性負荷と同等に保つと、ほぼ同じ速度で速く動くことができます。
実用的なナノエンジニアリングにとって、原子と分子のカオス的な熱振動は非常に危険です。 ロボットアームが部品を適切な精度で処理および設置するのを防ぐことができます。 確かに、マニピュレーターが分子のランダムな急増を「期待」してそれを捕捉する場合など、特定の場合に役立ちます。 しかし、精密な操作では、熱変動は有害です。 このため、Drexlerは、非常に「厚い」マニピュレーター（直径30ナノメートル、長さ100の円錐）を設計しました。これは、ダイヤモンド格子のような炭素原子で構成されています。 これにより、熱変位が原子の直径の半分を超えないような剛性が得られます。
もちろん、作業が非常に高速であるため、コレクタを手動で管理することは不可能です。 これは、いくつかの一般的な産業用ロボット制御言語でプログラムされたナノコンピューターによって行われるべきです。
これらの小さなマシンと通信するには、ナノコンピューターインターフェイスを使用するか、無線でコマンドを送信します。 光は、ナノマシンを制御するための適切なツールになる可能性があります。 広く知られている光化学および光物理効果のすべての範囲を使用することが可能になります。 たとえば、光は特定の分子の形状を変えることができます。 同時に、原子変位は数兆秒で発生します。 最後に、光はナノデバイスのエネルギー源にもなります。
ナノコンピューターに関しては、ドレクスラーはここで機械的原理の使用を提案しています。 彼は、バイナリコードが長さ1〜7 nmの強力な線形カービン分子の2つの固定位置によって実装されるコンピューティングデバイスの概念を開発しました。 これらの微細なロッドは、直角に交差するチャネルを介して固体マトリックス内をスライドするため、1つのロッドが別のロッドへのパスをブロックする（またはブロックしない）ことができます。 ユニバーサルロジックセルを形成するには、4番目のチャネルと交差する3つの並列チャネルで十分です。 このようなセルのセットを使用すると、情報を計算または処理するプロセスを実装できます。
この設計では、10億バイトの容量を持つストレージデバイスが細菌の体積（1立方ミクロン）を取ります。 計算サイクルの長さ、つまり、ロッドがわずかな寸法である位置から別の位置に移動する時間は、わずか50ピコ秒です。 したがって、そのような機械システムの速度は、最新の最高のマイクロコンピューターの速度よりも高くなります。
Drexlerナノマシンの大量生産は可能ですか？ これまでのところ、これは絶望的に不採算のようです。 しかし、これは、自己再現性のあるナノデバイスが作成される1日（恐らく恐ろしい日）までしかありません。
このようなデバイスのすべてのタイプに対して、Drexlerは一般名「レプリケーター」、つまりコピーリストを付けました。 この言葉を注意深く聞いてください。 いつか、それは人類の生活の新しい時代を迎えるでしょう。 単一のコピーリストが構築されると、開始されます。 これは、おそらく歴史がまだ知られていない人間活動のあらゆる分野でのそのような巨大な激変にとって十分でしょう。
言いすぎですか？ 見てみましょう。
したがって、1人のコピーリストが作成されます。 コレクターよりも千倍複雑であると仮定します。つまり、その原子の数は約10億です。 次に、中程度以上の生産性（1秒あたり100万原子）で作業することにより、コピー作成者は1000秒、つまり15分で自分のコピーを組み立てます。 繰り返しますが、この評価は独立した検討によって確認されます：ほぼ同時に、好ましい条件下で、微生物細胞は分裂します。 新しいコピーはすぐに自己複製を開始し、10時間後、約700億人のコピーリストがすでに構築分子と「エネルギー」分子を含むソリューションに浮かび、1日以内にその質量は1トンを超えます。 この膨大な数の最も複雑なデバイスは、人件費なしで日中に入手できました。 そして、2トンは1日ではなく、...わずか15分で正しく取得できます-解決策を与えてください。 価格の問題は消えたようです。 一週間かけて少し大胆になり、必要なコピーリストをさらに増やしていくと、自分たちから直接積み重ねることができます。たとえば、ベーリング海峡を渡る橋です。
しかし、ポイントはもちろん、定量的な記録ではありません。 来る「新しい時代」では、熟練した人間の労働力の必要性はなくなります。
たとえば、ドレクスラーは、コピーエンジンの助けを借りてロケットエンジンを構築する方法を詳細に説明しています。
プロセスはタンクに入れられ、その底に基板が置かれます-ベース。 タンクの蓋は密閉されており、ポンプは、懸濁液の形でコレクターの新しい機能に合わせて再プログラムされたコピー機を含む粘性液体で満たされます。
基板の中央には、「核」ナノコンピューターがあり、将来のエンジンのすべての図面をメモリに保存します。表面には、その周りに吊るされたサスペンションのコレクターが「付着」できるセクションがあります。 それらのそれぞれは、胚に関連して彼に割り当てられた空間的位置に関する情報と、マニピュレーターをつかむための命令を、サスペンションからいくつかの他のコレクターを受け取ります。 また、胎児コンピュータに接続し、同様の注文を受けます。 数時間で、一種の結晶構造が液体内で成長し、最小の詳細が将来のエンジンの形状の輪郭を描きます。
ポンプが再び作動し、タンク内のコレクターの懸濁液を建築材料の溶液に置き換えます。 胚のコンピューターが命令を出し、フレームを構成するビルダーの一部が隣人を手放し、マニピュレーターを折り畳み、洗い流し、必要な原子と分子で満たされる通路とチャネルを残します。
残りのコレクターの特別なアンテナは集中的に列を作り、「燃料」と原料を含むチャネル内に連続的な流体の流れを作り出し、作業領域から廃棄物と熱を取り除きます。 胚のコンピューターの近くにある通信システムは、各ビルダーにコマンドを送信します。
最大の強度が必要な場合、コレクターはダイヤモンド格子に炭素原子を積み重ねます。 耐熱性および耐食性が重要な場合、サファイア結晶格子構造はアルミナに基づいて作成されます。 応力が低い場所では、コレクターは細孔の充填量を減らすことで構造の重量を節約します。 そして、原子ごとの将来のエンジン原子量全体にわたって、バルブ、コンプレッサー、センサーなどが配置されます。 すべての作業には、1日未満の時間と最小限の人間の注意が必要です。
しかし、結果は、従来のエンジンとは対照的に、単一の継ぎ目を持たず、現代の設計と比較して約10倍の重量を獲得した製品です。 その構造では、おそらく宝石のようなものです。
しかし、これらは依然として最も単純なナノテクノロジーの機能です。 ロケットエンジンが政権に応じて形を変えることができれば、ロケットエンジンが最適に機能することが理論から知られています。 ナノテクノロジーを使用することのみが現実になります。 鋼鉄よりも強く、木材よりも軽い構造は、筋肉のように（同じ滑走繊維の原理を使用して）伸縮、収縮、屈曲し、牽引の強さと方向を変えることができます。
宇宙船は約1時間で完全に変形できます。 宇宙服に組み込まれた物質の循環を提供するナノテクノロジーは、スーツのシェルを「力の乗数」に変えることに加えて、人が無制限にそこにいることを可能にします。 宇宙探査の新しい時代が始まります。
しかし、それはまだ地球で始まりますか？ アセンブラーは、炭素、酸素、窒素、水素、アルミニウム、シリコンなどの主要な必要な要素がある「原料」、水、空気を使用して、ほとんど何もせずにすべてを実行します。 残りの部分は、生物に関しては、微量で必要になります。 補助生産といわゆる「グループA」全体が消滅し、消費財は「自宅で」生産されます。
ナノテクノロジーは、オゾン層を修復し、土壌、河川、大気、海洋を汚染から浄化し、植物、ダム、鉱山を解体し、放射性廃棄物を永遠の自己回復容器に封じ込めます。 都市と道路は草のように成長します。 砂漠では、光合成要素の森が上昇し、適切な量の電気、食物物質、普遍的な生物学的燃料-ATP（アデノシン三リン酸）を与えます。 産業活動の痕跡は地球の表面からほとんど消え、農地は縮小され、庭と自然の生態系は地球のほとんどをカバーします...
新しい科学革命が起こります。 コレクターのサイズに匹敵する計器、科学機器、実物大のモデルが設計され、数秒で「金属」に実装されます。 同時に、非常に高速に、あらゆる複雑な数百万の並列実験が行われ、その結果は人工知能によって一般化され、適切な形式で発行されます。
教育は根本的に異なります。 子どもたちは、制御可能な動物、機械、宇宙プロセスの移動モデルを作成するポケットナノコンストラクターを受け取ります。 ゲームとトレーニングのナノマシンは、世界の知識へのアクセスを開き、個々のプログラムに従って精神能力を開発します。
認識できないほど薬を変える。 分子、細胞ごと、臓器ごと、ナノマシンを一貫してチェックし、必要に応じて「修正」することで、すべての患者の健康が回復し、遺伝子や病気などの病気や病状がまったく許容されなくなります。 人は数百年、おそらく数千年生きます。
近代的な意味での仕事、すなわち「顔の汗」は、太古から人生の主な内容でしたが、存在しなくなります。 価値、価格、お金の現在の概念もその意味を失っています。 ドレクスラーによると、このような完全に更新された社会では、本当のユートピアが実現しますが、典型的なホステルでの集団的な幸福のレシピを提供するものではありません。 それどころか、各人は、他者に干渉することなく、自由に選択して生活を変えたり、実験したり、間違いを犯したり、やり直したりするために、存在、機会の最大限の多様な選択肢を受け取ります。
しかし、ドレクスラーは素朴ではありません。 彼はナノテクノロジーの存在の本当の姿が完全にバラ色ではないかもしれないことを理解しており、起こりうる合併症を予測し、方法を概説しようとしています...
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そして今、私がこの資料をここに公開したことに対して：
出典 ：B.ポンクラトフの記事（略語を含む）「第3千年紀、または最後のテクノクラティックなユートピアで何をするか」（「青少年のための技術」、 1989年 、No。12、p。18-22）
そして、記述されたイベント（研究とドレクスラーの仮説）は、前世紀の70年代後半から80年代初頭に起こりました...
ナノテクノロジーですか？
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