NANOWIZJE K. Eric Drexler Nanomaszyny i nowy stan materii Mikroskopijne roboty zrewolucjonizujÄ… produkcj´ przemys"owÄ… i przeobraŻą spo"eczeÅ‚stwo przewiduje pionier nanotechnologii molekularnej W 1959 ROKU FIZYK Richard Feynman menty konstrukcyjne. Produktem koÅ‚co- i uk"adów magazynujÄ…cych energi´. A to wyg"osi" wyk"ad popularnonaukowy, wym równieÅ» mogÄ… byç nowe maszyny spowoduje spadek popytu na w´giel i ro- w którym zastanawia" si´ nad granica- molekularne. A biologia dostarcza dowo- p´ naftowÄ… i tym samym zmniejszenie za- mi miniaturyzacji. W swoich rozwaÅ»a- dów, Å»e moÅ»na je wykonywaç niewiel- nieczyszczania Ęrodowiska. niach wyszed" od wspó"czesnej mu tech- kim kosztem i w duÅ»ych iloĘciach. Zastosowanie tanich, lekkich i wyjÄ…t- niki (by"y to czasy, kiedy arytmometr PomijajÄ…c aspekt biologiczny, wydaje kowo wytrzyma"ych materia"ów sprawi, z trudem mieĘci" si´ w kieszeni), po si´, Å»e istotnym celem jest opanowanie Å»e do transportu potrzeba b´dzie znacz- czym przeanalizowa" ograniczenia wy- umiej´tnoĘci precyzyjnego umieszczania nie mniej paliwa, a transport kosmicz- nikajÄ…ce z praw fizycznych i zakoÅ‚czy" kaÅ»dego atomu w dowolnie wybranym ny wreszcie stanie si´ op"acalny. Dawne stwierdzeniem, Å»e moÅ»liwe b´dzie miejscu (gdzie stanowi"by cz´Ä˜ç jakiegoĘ marzenia o rozszerzeniu biosfery poza a nawet nieuniknione konstruowanie aktywnego lub pasywnego elementu kon- naszÄ… kruchÄ… planet´ znów wydajÄ… si´ obiektów atom po atomie. strukcyjnego) bez dodatkowych nieprzy- moÅ»liwe do zrealizowania. OsiÄ…gni´cie takiego poziomu techni- datnych czÄ…steczek, przeszkadzajÄ…cych Przypuszczalnie najbardziej ekscytu- ki wydawa"o si´ w tamtych czasach za- tylko w pracy budowanego urzÄ…dzenia. jÄ…ca jest perspektywa molekularnej na- daniem ma"o realnym. Obecnie jednak Takie uk"ady nie b´dÄ… cieczami ani gaza- prawy ludzkiego cia"a. Snuje si´ wizje, nikt tego celu nie kwestionuje. Po dzie- mi, poniewaÅ» Å»adna czÄ…steczka nie b´- w których nanoroboty medyczne b´dÄ… siÄ…tkach lat, dzi´ki post´powi tech- dzie poruszaç si´ w nich w sposób przy- niszczyç wirusy i komórki rakowe, napra- nicznemu, rozmiary urzÄ…dzeÅ‚ mikro- padkowy, nie b´dÄ… teÅ» cia"ami sta"ymi, wiaç zniszczone struktury, usuwaç z mó- elektronicznych zbliÅ»y"y si´ do skali w których czÄ…steczki sÄ… unieruchomione zgu z"ogi i doprowadzaç cia"o z powro- molekularnej, a post´p badaÅ‚ nauko- w okreĘlonym miejscu. By"by to nowy tem do stanu m"odzieÅ‚czego zdrowia. EkscytujÄ…ca jest perspektywa molekularnej naprawy ludzkiego cia"a. wych na poziomie molekularnym stan materii faza maszynowa w któ- Prawdopodobnie b´dziemy umieli szczególnie molekularnych systemów rym wyst´powa"by ruch czÄ…steczkowy ob- przywróciç do Å»ycia i zdrowia tych nie- funkcjonujÄ…cych w uk"adach Å»ywych serwowany jedynie w cieczach i gazach, licznych ludzi, którzy zostali zahiber- uĘwiadomi" ogó"owi to, co geniusz do- a jednak stan ten odznacza"by si´ w"aĘci- nowani, nawet tych, których zakonser- strzega" juÅ» wiele lat temu. woĘciami mechanicznymi charaktery- wowano prymitywnymi technikami KierujÄ…c si´ doĘwiadczeniem zdoby- stycznymi dla cia" sta"ych. Obj´toĘç zajmo- kriogenicznymi dost´pnymi od lat szeĘç- tym w biologii molekularnej, w bada- wana przez materi´ by"aby wype"niona dziesiÄ…tych. Wspó"czesne techniki prze- niach nad zaawansowanymi nanotech- aktywnÄ… maszyneriÄ…. chowywania w niskich temperaturach, nologiami skoncentrowano si´ na Umiej´tnoĘç konstruowania przedmio- pozwalajÄ…ce uniknÄ…ç powstawania podejĘciu z do"u do góry (od ma"ej ska- tów z dok"adnoĘciÄ… molekularnÄ… zrewo- zgubnych kryszta"ków lodu, powinny li do duÅ»ej) maszyny molekularne budu- lucjonizuje proces produkcji przemys"o- u"atwiç dokonywanie napraw, ale wy- jÄ… nowe uk"ady, "Ä…czÄ…c molekularne ele- wej dzi´ki znacznemu polepszeniu daje si´, Å»e nawet w przypadku star- w"aĘciwoĘci materia"ów i istotnemu po- szych technik zachowana zosta"a struk- prawieniu osiÄ…gów róŻnych urzÄ…dzeÅ‚. Co tura mózgu w wystarczajÄ…cym stopniu, K. ERIC DREXLER jest prezesem Foresight wi´cej, jeĘli w procesie produkcyjnym aby moÅ»liwe by"o przywrócenie stanu Institute i pracownikiem naukowym w In- kontrolowane jest po"oÅ»enie kaÅ»dego ato- wyjĘciowego. stitute for Molecular Manufacturing. Napi- mu, nie ma powodów, aby powstawa"y Badacze najbardziej zaznajomieni sa" ksiÄ…Å»ki Engines of Creation (Silniki toksyczne odpady, dziĘ zwykle usuwane z nanotechnologiÄ… molekularnÄ… uwaÅ»a- stworzenia) oraz Nanosystems: Molecular do atmosfery lub kanalizacji. Udoskona- jÄ…, Å»e podstawy technologiczne dajÄ…ce Machinery, Manufacturing, and Computa- lenie metod produkcyjnych pozwoli rów- takie moÅ»liwoĘci b´dÄ… dost´pne za 10 30 tion (Nanosystemy: molekularne maszyny, wytwarzanie i obliczenia). nieÅ» obniÅ»yç ceny ogniw s"onecznych lat. Obecnie koncentrujÄ… si´ oni na po- 64 ÂWIAT NAUKI LISTOPAD 2001 O AUTORZE czÄ…tkowych etapach: znalezieniu NANOPISARZ K. Eric Drexler jest au- torem koncepcji molekularnego sys- sposobu budowania wi´kszych temu mechanicznego (jeden z jego struktur z atomowÄ… precyzjÄ…, elementów widoczny jest w tle). opanowaniu projektowania ma- szyn molekularnych i okreĘleniu celów poĘrednich mogÄ…cych wiÄ…- gazów cieplarnianych moÅ»e zo- zaç si´ ze znacznymi korzyĘciami. staç tanio usuni´ty z atmosfery. Potencja" kryjÄ…cy si´ w techno- W prognozach demograficznych logii wytwarzania na poziomie pojawiajÄ… si´ ostrzeÅ»enia, Å»e licz- molekularnym "atwiej zrozumieç ba starszych, schorowanych po przyjrzeniu si´ technikom uÅ»y- osób b´dzie si´ zwi´ksza"a. Ale wanym obecnie w przemyĘle dzi´ki zaawansowanej nanotech- w skali makro. WyobraÄ™my sobie nologii jutrzejsi staruszkowie rami´ robota przemys"owego si´- mogÄ… byç aktywniejsi i zdrowsi gajÄ…ce do taĘmociÄ…gu, by unieĘç niÅ» dzisiaj, co nada nowe zna- znajdujÄ…ce si´ na nim narz´dzie czenie okreĘleniu z"oty wiek . i uÅ»yç go do montaÅ»u urzÄ…dzenia, JednoczeĘnie musimy skon- a nast´pnie odk"adajÄ…ce niepo- centrowaç si´ na unikaniu wy- trzebne juÅ» narz´dzie na taĘmo- padków i niew"aĘciwego wy- ciÄ…g i pobierajÄ…ce nast´pne narz´dzie itd. Inny znany chemik postawi" zarzut, korzystania tej pot´Å»nej technologii. jak we wspó"czesnych zautomatyzowa- Å»e aby wykonywaç przewidywane za- Przeprowadzono rzetelne badania do- nych fabrykach. dania, nanomonter musia"by byç wy- tyczÄ…ce kwestii powaÅ»nych wypadków A teraz pomniejszmy ca"Ä… t´ scen´, posaÅ»ony w 10 automatycznych pal- nanotechnologicznych. Proponowane "Ä…cznie z taĘmociÄ…giem, do poziomu mo- ców , na które jednak nie wystarczy regu"y bezpieczeÅ‚stwa zosta"y naszki- lekularnego, aby otrzymaç obraz syste- miejsca. Nigdy jednak nie twierdzono cowane w tekĘcie Foresight Guide- mu montaÅ»owego w nanoĘwiecie. JeĘli ani nawet nie sugerowano, Å»e potrzeb- lines (Wytyczne Instytutu Foresight), wyposaÅ»ymy go w odpowiednio uroz- na by"aby tak duÅ»a liczba manipula- dost´pnym w witrynie internetowej maicony zestaw narz´dzi, to stanie si´ torów. Przeciwnie, w konstrukcjach, www.foresight.org. on uniwersalnym urzÄ…dzeniem kon- które zosta"y poddane skrupulatnej, kry- Jednak problem zapobiegania niew"a- strukcyjnym, nazywanym monterem tycznej analizie (wysz"y z niej zwyci´- Ęciwemu uÅ»yciu nanotechnologii przez (asemblerem). Za jego pomocÄ… moÅ»na sko), przewiduje si´ uÅ»ycie w danej rzÄ…dy wrogo nastawionych paÅ‚stw, zbudowaç niemal dowolnÄ… rzecz, nawet chwili tylko jednego narz´dzia, utrzy- grupy terrorystyczne lub nawet poje- jego w"asnÄ… kopi´. mywanego bez pos"ugiwania si´ jakimi- dynczych obywateli na ich w"asne po- W rozwoju nanotechnologii nie jest kolwiek palcami. trzeby dalej budzi zaniepokojenie. Da istotne, czy zrealizowanie tego konkret- Przyk"ady te pokazujÄ…, Å»e w przypad- si´ go porównaç z obecnymi trudnoĘcia- nego pomys"u jest moÅ»liwe, bowiem ku konstrukcji nanotechnologicznych mi z ograniczeniem dost´pu do broni omawiane wyÅ»ej funkcje da si´ zreali- trudno jest znaleÄ™ç kompetentnych kry- chemicznej i biologicznej. W zwiÄ…zku zowaç za pomocÄ… zestawu mniej uni- tyków. Cz´sto badacze, których praca z post´pem w dziedzinie nanotechnolo- wersalnych urzÄ…dzeÅ‚. PoniewaÅ» jednak wydaje si´ zwiÄ…zana z nanotechnologiÄ…, gii molekularnej istnieje pilna potrzeba koncepcja nanomontera wciÄ…Å» budzi nie sÄ… odpowiednimi ekspertami do ta- znalezienia efektywnych sposobów po- kontrowersje, warto omówiç zg"aszane kiej oceny sÄ… doskonali w swoich dys- s"ugiwania si´ rozwijajÄ…cymi si´ nowy- do niej zastrzeÅ»enia. cyplinach, ale majÄ… niewielkie doĘwiad- mi technologiami, które sÄ… cenne, kryjÄ… Jeden z wybitnych chemików, przema- czenie w dziedzinie inÅ»ynierii systemów. w sobie duÅ»e moÅ»liwoĘci, ale mogÄ… byç wiajÄ…c niedawno na spotkaniu sponso- MoÅ»na si´ spodziewaç, Å»e czynnikiem "atwo uÅ»yte w niew"aĘciwy sposób. rowanym przez American Association ograniczajÄ…cym tempo rozwoju nano- T"umaczy" for the Advancement of Science (Amery- technologii b´dzie zbyt ma"a liczba na- Piotr RÄ…czka kaÅ‚skie Stowarzyszenie na rzecz Rozwo- ukowców specjalizujÄ…cych si´ w inÅ»y- ju Nauki), zapyta", w jaki sposób nano- nierii systemów molekularnych. JEÂLI CHCESZ monter b´dzie sterowany i zasilany, a Istotne jest, aby krytyczna analiza na- WIEDZIEå WIóCEJ takÅ»e czy rzeczywiĘcie móg"by on rozry- notechnologii zosta"a przeprowadzona Engines of Creation: The Coming Era of Na- waç i ponownie tworzyç silne wiÄ…zania we w"aĘciwy sposób, poniewaÅ» moÅ»e notechnology. K. E. Drexler; Fourth Estate, molekularne. To sensowne pytania, na mieç ona wp"yw na waÅ»ne decyzje spo- 1990. Nanosystems: Molecular Machinery, Manu- które moÅ»na jedynie odpowiedzieç, "eczne. JeĘli nanotechnologia moleku- facturing, and Computation. K. E. Drexler; przedstawiajÄ…c opis projektów i oblicze- larna w opisywanej tu formie jest moÅ»- John Wiley & Sons, 1992. nia (zbyt obszerne, aby zamieĘciç je liwa do zrealizowania, to decydenci Nanotechnologia. Narodziny nowej nauki, czyli Ęwiat czÄ…steczka po czÄ…steczce. Ed w tym artykule). Na szcz´Ä˜cie literatura mogÄ… mieç zupe"nie inne problemy, niÅ» Regis; PrószyÅ‚ski i S-ka, 2001. fachowa zawierajÄ…ca w"aĘciwe odpowie- si´ powszechnie uwaÅ»a. Obecnie wi´k- Wyk"ad Richarda Feynmana zatytu"owany dzi jest dost´pna przynajmniej od roku szoĘç ludzi sÄ…dzi, Å»e trudno b´dzie po- Tam na dole jest mnóstwo miejsca moÅ»na znaleÄ™ç w Internecie pod adresem: www.zy- 1992, kiedy zosta"a opublikowana moja wstrzymaç globalne ocieplenie tym- vex.com/nanotech/feynamn.html ksiÄ…Å»ka Nanosystems (Nanosystemy). czasem dzi´ki nanotechnologii nadmiar LISTOPAD 2001 ÂWIAT NAUKI 65 PETER MENZEL