Kolejny krok w nanotechnologii

Każdego roku chip komputera krzemowego zmniejsza się o połowę i jest dwa razy bardziej wydajny, zwiększając mobilność i przystępność naszych urządzeń. Ale co będzie, kiedy chipów nie da się już zmniejszyć?
George Tulevski bada niewidoczny i nie wykorzystywany świat nanomateriałów. Jego obecna praca: rozwijanie procesów chemicznych, by zmusić miliardy nanorurek węglowych do złożenia się we wzór potrzebny do budowy obwodów w taki sposób, jak naturalne organizmy budują skomplikowane, różnorodne, eleganckie struktury. Czy mogłyby one kryć sekret nowej generacji komputerologii?

Wyobraźcie sobie rzeźbiarza,
tworzącego posąg.

Rzeźbiącego dłutem.

Michał Anioł opisywał to
w elegancki sposób:

"Wewnątrz każdej skały jest posąg,

zadaniem rzeźbiarza jest jego odkrycie".

A gdyby spróbować czegoś innego?

Nie rzeźbić ze skały, tylko z kurzu.

Skleić jakoś miliony cząsteczek w posąg.

Wiem, że to absurd,

coś raczej niemożliwego.

Jedyną możliwością jest,
by taki posąg uformował się sam,

jeśli jakoś można zmusić
cząsteczki do połączenia,

tworząc posąg.

Brzmi to dziwnie

i jest to problem, nad którym
pracuję w laboratorium.

Nie rzeźbię w skałach,

używam nanomateriałów.

To niewiarygodnie małe,
fascynujące obiekty.

Tak małe, że gdyby ten pilot,
był nanocząsteczką,

ludzki włos byłby wielkości tej sali.

Są one sercem nanotechnologii,

o której wszyscy słyszeliśmy.

Słyszeliśmy, jak wszystko
będzie można zmieniać.

Gdy kończyłem studia,

praca w nanotechnologii była na topie.

Co chwila nowe przełomy naukowe.

Konferencje huczały,

mnóstwo pieniędzy napływało od sponsorów.

Powodem jest to,

że naprawdę małe obiekty,

podlegają innej części fizyki,
niż obiekty powszechnie znane.

Jest to mechanika kwantowa.

Można precyzyjnie
zmienić zachowanie obiektów,

poprzez pozornie niewielkie zmiany,

jak dodawanie,
czy eliminację garstki atomów

lub przekręcanie materiału.

Doskonałe narzędzia.

Dają poczucie, że można zrobić wszystko.

I robimy to,

wszyscy studenci z mojego pokolenia.

Próbowaliśmy zrobić błyskawiczne
komputery używając nanomateriałów.

Konstruowaliśmy kropki kwantowe,

które kiedyś będą znajdować
i zwalczać choroby w ciele.

Niektórzy próbowali stworzyć
windę kosmiczną,

używając nanorunek węglowych.

Sprawdźcie, to prawda.

Myśleliśmy, że wpłynie to
na naukę i technologię,

od medycyny do komputerologii.

Muszę przyznać,

że wpadłem w to po same uszy,

bez reszty.

Było to 15 lat temu.

Nauka wykonała kawał dobrej roboty.

Dużo się nauczyliśmy.

Nigdy nie umieliśmy przełożyć tej nauki

na nowe technologie,

które mogą wpłynąć na ludzi.

Powodem jest to, że nanomateriały,

są jak obosieczny miecz.

To co sprawia, że są tak interesujące,

ich rozmiar,

uniemożliwia jednocześnie pracę.

Dosłownie tak samo, jak próba
stworzenia posągu z kurzu.

Nie mamy tak małych narzędzi.

Nawet mając narzędzia,

nie moglibyśmy łączyć
milionów cząsteczek razem,

by zbudować technologię.

Przez to

wszystkie obietnice i podniecenie,

wciąż pozostają
obietnicami i podnieceniem.

Nie mamy nanobotów zwalczających choroby,

nie ma windy kosmicznej.

Co mnie interesuje,
nie ma nowych typów komputerów.

Ostatnia kwestia jest bardzo ważna.

Musimy oczekiwać

nieustannego wzrostu
tempa rozwoju komputerologii.

Zbudowaliśmy na tym gospodarkę.

To tempo funkcjonuje

dzięki zdolności pakowania
wielu przyrządów

do układu komputerowego.

Gdy te przyrządy stają się mniejsze,

stają się szybsze, zużywają mniej energii

i są tańsze.

Dzięki tej zbieżności
mamy niesamowite tempo.

Przykład:

Komputer, który wysłał ludzi
na Księżyc był wielkości pokoju.

Zmniejszając ten największy
komputer owych czasów,

do rozmiaru smartfona,

twój aktualny smartfon,

ten kupowany za 300 dolarów
i zmieniany co dwa lata,

zdmuchnął by go.

Nie zrobiłby wrażenia.

Nie miałby takich możliwości jak smartfon.

Byłby powolny,

nie można by wgrać na niego swoich plików.

Z trudem zagrałby kilka minut

odcinka "Walking Dead".

(Śmiech)

Rozwój nie jest stopniowy.

Jest bezwzględny.

Wykładniczy.

Składa się rok po roku.

Jeśli porównać technologie dwóch pokoleń,

są prawie nierozpoznawalne.

Jesteśmy to sobie winni, by rozwój trwał.

Za 10, 20, 30 lat chcemy mówić to samo:

"Spójrz, ile osiągnęliśmy przez te lata".

Jednak nie może to trwać wiecznie.

Impreza kończy się.

To "ostatnia kolejka alkoholu".

Patrząc głębiej,

wskaźniki prędkości i wydajności

pokazują znaczne spowolnienie rozwoju.

Jeśli chcemy, by impreza trwała,

musimy robić to, co zawsze robiliśmy.

Wprowadzać innowacje.

Misją naszej grupy

są unowocześnienia
z użyciem nanorurek węglowych,

ponieważ mogą one pozwolić,
na utrzymanie tempa.

Wyglądają tak, jak brzmią.

Niewielkie, puste rurki z atomów węgla.

Ich mały rozmiar

daje podstawę, wielkich
własności elektrycznych.

Nauka mówi, że stosując je
w komputerologii,

można by zobaczyć
dziesięciokrotny wzrost wydajności.

Przeskok kilku technologii
do przodu jednym krokiem.

Tak to wygląda.

Mamy ważny problem

i w zasadzie mamy idealne rozwiązanie.

Nauka krzyczy:

"Ot, co trzeba robić,
żeby rozwiązać problem".

Dobrze, zacznijmy, zróbmy to.

Ale znów wracamy do obosiecznego miecza.

"Idealne rozwiązanie" obejmuje materiał,

z którym nie można pracować.

Trzeba ich ustawić miliardy,

by stworzyć jeden chip komputerowy.

To jak zagadka, wieczny problem.

Powiemy: "Zatrzymajmy się.

Nie idźmy tą samą drogą.

Pomyślmy, czego brakuje.

Czego nie robimy?

Co ważnego pomijamy?".

Jak w "Ojcu Chrzestnym".

Gdy Fredo zdradza Michaela,

wiemy, co trzeba zrobić.

Fredo musi zginąć.

(Śmiech)

Michael odkłada to.

Dobrze, rozumiem.

Ich matka wciąż żyje,
mogłaby się zdenerwować.

Powiemy:

"Gdzie jest Fredo w naszym problemie?

Czego zaniedbaliśmy?

Czego nie robimy,

co robić powinniśmy, by osiągnąć sukces?

Odpowiedź, posąg musi zbudować się sam.

Musimy znaleźć sposób,

jak zmusić, przekonać miliardy cząsteczek,

do połączenia się w technologię.

Nie można zrobić tego za nie.
Muszą zrobić to same.

Nie jest to trywialne, to ciężka droga,

ale w tym przypadku to jedyne wyjście.

Jak się okazuje, nie jest to
taki dziwaczny problem.

To ludzie nie budują nic w ten sposób.

Gdy rozglądamy się, przykłady są wszędzie.

Matka Natura tworzy tak wszystko.

Wszystko jest zbudowane od dołu do góry.

Idąc na plażę,

znajdziemy proste organizmy,
używające białek,

podstawowe cząsteczki.

Szablon, jakim metaforycznie
jest piasek wyrzucany z morza

i tworzący niezwykłą, skrajnie
zróżnicowaną architekturę.

Natura po prostu rzeźbi,
nie jest nieudolna jak my.

Jest elegancka i inteligentna.

Tworzy z tego, co dostępne,
cząsteczka po cząsteczce,

tworząc struktury
o złożoności i różnorodności,

do której nie możemy się nawet zbliżyć.

Osiąga rozmiary nano

już od setek milionów lat.

Jesteśmy spóźnieni na imprezę.

Zdecydowaliśmy więc, że będziemy
używać tego samego narzędzia, co natura,

chemii.

To brakujące narzędzie.

Chemia działa w tym przypadku,

ponieważ obiekty wielkości nano

są prawie takie same jak molekuły,

więc można użyć ich jako narzędzi,

do sterowania obiektami dookoła.

Właśnie to robimy w laboratorium.

Opracowaliśmy chemię,
która wchodzi w kupę kurzu,

w kupę nanocząsteczek,

i wyciąga te, których potrzebujemy.

Można użyć chemii
do rozmieszczenia miliardów cząsteczek,

we wzorze potrzebnym do budowy obwodów.

Dzięki temu

możemy budować o wiele szybsze obwody,

których nikt wcześniej nie mógł zrobić
z użyciem nanomateriałów.

Chemia to brakujące narzędzie.

Z każdym dniem
nabiera ostrości i precyzji.

Ostatecznie,

mamy nadzieję, że niebawem,

będziemy mogli spełnić jedną
z tych oryginalnych obietnic.

Komputerologia jest jednym z przykładów.

Interesuje mnie najbardziej,
tym zajmują się moje zespoły.

Ale są też inne, w energii
odnawialnej, w medycynie,

w materiałach konstrukcyjnych,

gdzie nauka zachęca,
by podążać, w kierunku nano.

Tam są największe korzyści.

Jednak robiąc to,

nauka dziś i jutro,
potrzebuje nowych narzędzi,

jak to opisane przeze mnie.

Potrzebują chemii, o to chodzi.

Nauka ma to do siebie,
że raz rozwinięte narzędzia

już tam są.

Są tam zawsze

i każdy może po nie sięgnąć i ich użyć,

by spełnić obietnice nanotechnologii.

Dziękuję za wasz czas, doceniam to.

(Brawa)