الخطوة القادمة في تكنولوجيا النانو

تتقلص كل عام شريحة الحاسوب السليكونية في الحجم إلى النصف والضِعف في القوة لتمكن أجهزتنا أن تكون أكثر تنقلا وتصبح سهلة المنال. لكن ما الذي يحدث حينما لا تصبح شرائحنا أصغر؟ يبحث جورج تولوفسكي الأشياء غير مرئية والغير مستغلة فى عالم تكنولوجيا النانو. فعمله الحالي: تطوير عمليات كميائية لإجبار البلايين من أنابيب النانو الكربونية لتجمع نفسها فى النماذج التى نحتاجها لبناء دوائر، وهي نفس الطريقة التي تبني بها الكائنات الحية هياكلها المعقدة والمتنوعة والرائعة. هل يمكن أن تحمل سر التقدم إلى جيل الحوسبة؟

دعونا نتخيل نحاتاً يقوم بنحت تمثال،

يحفر الرقاقات بإزميله.

كان لدى (مايكل أنجلو) طريقة أنيقة
في وصف ذلك حينما قال،

"كل كتلة من الحجر تحمل تمثالاً بداخلها،

و مهمة النحات اكتشاف ذلك"

ولكن ماذا لو كان يعمل في الاتجاه المعاكس؟

ليس في كتلة صلبة من الحجر،

لكن في كومة من الغبار،

وبطريقة ما يقوم بلصق الملايين من تلك
الذرات معاً ليصنع تمثالاً.

أعلم أنها فكرة سخيفة.

إنها مستحيلة على الأغلب.

الطريقة الوحيدة للحصول على
تمثال من كومة من الغبار

هي إن قام التمثال ببناء نفسه

لو كنا بطريقة ما قادرين على إجبار الملايين
من تلك الذرات على الاجتماع معاً

لتشكّل التمثال.

الأن، ورغم غرابة ذلك،

هذه هي بالضبط تقريباً المشكلة
التي أعمل عليها في معملي.

أنا لا أبني بالحجارة،

أنا أبني بالمواد النانوية .

إنها تلك الأشياء المذهلة الصغيرة
بشكل لا يمكن تخيله.

إنها صغيرة جداً لدرجة أنه لو كانت
أداة التحكم هذه جزيئاً متناهي الصغر،

فستكون الشعرة البشرية بحجم هذه الغرفة.

وهي الأساس فى مجال نسميه
تكنولوجيا النانو،

وأنا متأكد من كوننا سمعنا به جميعاً،

وسمعنا جميعاً كيف أنه سيغير كل شيء.

عندما كنت طالب دراسات عليا،

كان هذا أحد أكثر الأوقات إثارة
للعمل في مجال تكنولوجيا النانو.

كانت هناك اكتشافات علمية تحدث طوال الوقت.

كانت المؤتمرات تضجّ،

كانت الكثير من الأموال
تصب من المؤسسات الممولة.

والسبب هو

عندما تصبح المواد صغيرة جداً،

فهي تخضع لفيزياء مختلفة
عن التي تحكم المواد العادية،

مثل تلك التي نتعامل معها.

يطلق على هذه االفيزياء (ميكانيكا الكم).

وما تخبرك به هو أن بإمكانك ضبط سلوكها بدقة

بمجرد إجراء تعديلات طفيفة عليها،

مثل إضافة أو إزالة حفنة من الذرات،

أو ثني المادة.

إنها تشبه حقيبة الأدوات المتكاملة.

كنت تشعر بالقوة حقاً؛
تشعر أن بإمكانك عمل أي شيء.

وكنا نقوم بعمل ذلك

وبـ (كنا) أعني جيلي الكامل
من طلبة الدراسات العليا.

كنا نحاول صنع أجهزة حاسوب فائقة السرعة
باستخدام المواد متناهية الصغر.

كنا نشيد نقاطاً كمية

يمكنها في يوم ما أن تدخل
إلى جسدك وتحارب الأمراض.

حتى أنه كانت هناك مجموعات
تحاول صناعة مصعد إلى الفضاء

باستخدام أنابيب النانو الكربونية.

يمكنكم البحث عن ذلك، إنه حقيقي.

على أي حال، ظننا أن الأمر كان سيؤثر

على جميع أجزاء العلم والتكنولوجيا،
من الحوسبة وحتى الطب.

ويجب أن أعترف،

لقد اقتنعت بالفكرة تماماً.

أعني إلى أقصى حد.

لكن ذلك كان قبل 15 عاماً،

و ..

أُنجزت أعمالا علمية عظيمة،
أعمالا مهمة حقاً.

وتعلمنا الكثير.

لم نكن قادرين أبداً على ترجمة
ذلك العلم إلى تكنولوجيات جديدة

إلى تكنولوجيات قادرة
على التأثير على الناس فعلاً.

والسبب هو، أن تلك المواد متناهية الصغر

هي مثل السلاح ذو الحدّين.

الأمر ذاته الذي يجعلها مثيرة للاهتمام،

حجمها الصغير،

يجعلها مستحيلة لأن تعمل بها.

الأمر يشبه حرفياً محاولة بناء
تمثال من كومة من الغبار.

ونحن لا نملك الأدوات الصغيرة
بما فيه الكفاية للتعامل معها.

لكن حتى لو كانت لدينا، فلن يهم ذلك،

لأنه لا يمكننا تجميع ملايين
الجزيئات معاً واحدة فواحدة

لبناء التكنولوجيا.

وبسبب ذلك،

كل الوعود وكل الإثارة

بقيت كما هي: مجرد وعود وإثارة.

ليست لدينا أية روبوتات
نانو مكافحة للأمراض،

لا توجد مصاعد إلى الفضاء،

وذلك الأمر الذي يثير اهتمامي أكثر من غيره
أنه لاتوجد أنواع جديدة من الحوسبة.

وذلك الأمر الأخير، كان مهماً بحق.

كنا بدأنا نتوقع

أن تستمر عجلة التقدم
في مجال الحوسبة بلا نهاية.

لقد قمنا ببناء اقتصاد على هذه الفكرة.

وهذه العجلة موجودة

بسبب قدرتنا على جمع أجهزة أكثر وأكثر

داخل شريحة الكومبيوتر.

وبينما تزداد تلك الأجهزة صغراً،

فإنها تصبح أسرع وتستهلك طاقة اقل

وتصبح أرخص.

وهذا الالتقاء هو ما يمنحنا
وتيرة التقدم المذهلة هذه.

كمثال:

إن أخذت جهاز كومبيوتر بحجم الغرفة والذي
قام بإرسال وإعادة ثلاثة رجال من وإلى القمر

وقمت بضغطه بطريقة ما،

قمت بضغط أعظم كومبيوتر في العالم في زمنه،

ليصبح بنفس حجم هاتفك الذكي،

هاتفك الذكي الفعلي،

ذلك الشيء الذي تنفق 300 دولار
عليه ثم تتخلص منه كل سنتين،

سوف يزيح ذلك الشيء بعيداً.

لن يذهلك الأمر.

لن يتمكن من القيام بأي عمل
يقوم به هاتفك الذكي.

سيكون بطيئاً،

لن تضع أياً من أشيائك فيه،

من المحتمل أن تتمكن
من مشاهدة الدقيقتين الأوليين

من حلقة "الموتى السائرون"
إن كنت محظوظاً

(ضحك)

الأمر هو أن التطور لا يحدث تدريجياً.

التطور لا يهمد.

إنه يتضاعف.

إنه يتراكب على نفسه سنة بعد سنة،

إلى النقطة التي إن قارنت فيها تكنولوجيا

من جيل إلى الجيل التالي،

فلا يمكنك التعرف عليها تقريباً.

ونحن ندين لأنفسنا
بأن نبقي هذا التطور مستمراً.

نريد أن نقول الشيء ذاته
بعد 10، 20، أو 30 عاماً من الآن:

انظروا ماذا فعلنا
خلال الـ 30 عاماً الماضية.

لكننا نعلم أن هذا التطور
قد لايستمر إلى الأبد.

في الحقيقة، فالحفل يوشك على الانتهاء.

يشبه الأمر النداء الأخير
لشُرب الكحول، أليس كذلك؟

إن نظرت تحت الأغطية،

طبقاً للعديد من المقاييس
مثل السرعة والأداء،

فالتطور قد تباطأ إلى نقطة التوقف بالفعل..

لذلك إن أردنا الاستمرار بالاحتفال،

فعلينا القيام بما كنا
قادرين على فعله دائماً،

وهو أن نبتكر.

وبالتالي دورنا ومهتنا كمجموعة

أن نبتكر باستخدام
أنابيب النانو الكربونية،

لأننا نعتقد أنها تستطيع
منحنا طريقا للتقدم بسرعة.

إنها مشابها لاسمها.

إنها صغيرة جدا وأنابيب مجوفة
من الذرات الكربونية

ومقياسها النانومتري،
وبهذا الحجم الصغير،

تعطي تطورا لهذه الخصائص
الإلكترونية المتميزة.

ويخبرنا العلم أننا إذا طبقنا هذه التقنية
فى مجال الحوسبة،

فيمكن أن نحدث تطورا عشرات المرات
فى الأداء.

إنها بمثابة قفزة من أجيال مختلفة
من التكنولوجيا فى خطوة واحدة.

لذا وقد حصلنا عليها

فعندنا مشكلة حقيقة كبيرة

وعندنا بالأساس الحل المثالي.

يصيّح العلم فينا ويقول،

"هذا ما يجب أن تفعله لحل مشكلتك."

لذا،حسنا دعونا نبدأ،

هيا نقوم بهذا.

فمهما تملصت من هذا فإنها فى النهاية
سلاح ذو حدين.

هذا " الحل المثالي" يحتوي على مادة
يستحيل التعامل معها.

إذا أنه لا بد من ترتيب البلايين من هذه
المواد لصنع شريحة حاسوب واحدة.

إنها نفس المعضلة،
إنها كهذا المشكلة الأبدية.

وفى هذه المرحلة ، نقول هيا نتوقف.

لنتوقف عن الاستمرار فى هذا الطريق.

هيا نكتشف ما الشيء المفقود.

ما الشيء الذي لم نتعامل معه؟

وما الذي لم نفعله وتحتاج لفعله؟

الأمر كفيلم " العراّب" أليس كذلك؟

عندما خان فريدو أخاه مايكل،

نعرف جميعا ما يجب فعله.

وقد رحل فريدو.

(ضحك)

لكن مايكل... وضع حدا للأمر

حسنا، فهمت ذلك.

فأمهم لا تزال على قيد الحياة
وقد يزعجها ذلك.

نحن قلنا

"ما علاقة فريدو بمشكلتنا؟"

وما الذي لم نتعامل معه؟

وما الذي لم نفعله،

لكن يجب فعله لإنجاز هذا النجاح؟

والإجابة: يجب على التمثال أن يبني نفسه.

ويجب أن نجد سبيلا لذلك بطريقة ما،

لإجبار أو لإقناع البلايين من هذه الذرات

لتجمع نفسها في التكنولوجيا.

لا نستطيع فعل ذلك للذرات بأنفسنا.
لكن يجب عليها أن تفعل ذلك بنفسها.

وإنه لطريق صعب،
وفعل ذلك ليس سهلاً،

لكن فى هذه الحالة، لا يوجد طريق سوى
طريق واحد.

الآن، كما تبين أن هذه ليست مشكلة غريبة.

لا نبني أي شيء بهذه الطريقة.

ولا النالس يبنون أي شيء بهذه الطريقة.

لكن لو إذا نظرتم حولكم
فهناك أمثلة كثيرة في كل مكان

الأم الطبيعة تبني أي شيء حولها بهذه
الطريقة.

كل شيء يُبنى من الأسفل للأعلى.

يمكنكم الذهاب للشاطيء،

وستجدون تلك الكائنات الحية البسيطة
التي تستخدم البروتين...

تحديدا الجزيئات...

لتشكل قوالب لما هو في الأساس رمل،

هي فقط تنزعه من البحر

وتبني تلك أشكالا معمارية رائعة
بهذا التنوع الشديد.

والطبيعة ليست بارعة مثلنا،
هي فقط تقوم بعملها.

إنها متحمسة وذكية،

فالبناء بما هو متاح جزيئا بجزيىء،

يصنع هياكل معقدة

ومختلفة فلا تستطيع حتى الاقتراب منها

وهي تعمل بالفعل بتقنية النانو.

إنها هناك منذ مئات الملايين من السنين.

نحن الذين تأخرنا فى الاكتشاف.

وبالتالي قررنا أن نستخدم نفس الاداة
التى تستخدمها الطبيعة،

وهذه هي الكيمياء.

الكيمياء هي الأداة المفقودة.

وتعمل الكيمياء بهذه الحالة

لأن هذه الأشياء النانومترية
هي تقريبا بنفس حجم الجزيئ،

وبالتالي نستطيع استخدامها لتقود
تلك الأشياء من حولنا،

أشبه كثيرا بأداة.

وهذا بالضبط ما فعلنه في مختبرنا.

قد طورنا الكيمياء
التي تدخل فى كومة من الغبار،

وفي كومة من جزيئات النانو،

ونسحب الشيء الذي نحتاجه بالضبط.

فنستخدم الكيمياء لترتيب
البلايين من تلك الذرات بالضبط

إلى النموذج الذي نحتاجه لبناء دوائر.

ولأننا نفعل ذلك،

نستطيع بناء دوائر تكون أسرع أضعافا مضاعفة

أكثر من أي شخص استطاع
استخدام مواد النانو من قبل.

الكيمياء هي الأداة الفقودة،

وكل يوم تصبح أداتنا حادة
وأكثر دقة

وأخيراً...

ونأمل أن يحدث هذا في سنين عِددا.

يمكن أن نحصل على واحدة من
تلك الوعود البديعة.

والان،الحوسبة أحد تلك الامثلة.

وإنها أحد الأشياء التي أهتم بها،
وبالفعل تبذل مجموعتي فيها جهدا،

لكن هناك أشياء أخرى في الطاقة المتجددة
وفي الطب،

وفي المواد البنائية،

وحيثما يوجد العلم لأنه يحثنا على
الاتجاه نحو تقنية النانو.

وأن هذه هي الفائدة الكبرى.

لكن إذا لم نستغل فعل ذلك،

فإن علماء اليوم وغداً
سيحتاجون إلى أدوات جديدة...

فالأدوات كالأشياء التي وصفتها لكم.

وسيحتاجون الكيمياء.
وهذا هو الطريق.

فجمال العلم أن تطوروا تلك
الأدوات الجديدة،

إنها موجودة هناك بالخارج.

إنها هناك بالخارج للأبد،

وأي شخص في أي مكان يستطيع
التقاطهم واستخدامهم،

ويساعد في الوفاء بالوعد
في تكنولوجيا النانو.

شكرًا جزيلاً لوقتكم.
أقدر لكم ذلك

(تصفيق)