NANOROBOTYKA
Steven Ashley
Brygady nanorobotów
Nie"atwo stworzyç mikroskopijne roboty potrafiÄ…ce leczyç i wytwarzaç przedmioty
bez zanieczyszczania Ęrodowiska
OSZA¸AMIAJŃCA KONCEPCJA budowa- Na takich dystansach regu"y fizyki ma- na dó" (od duÅ»ej skali do ma"ej). UrzÄ…-
nia na poziomie molekularnym  sk"ada- kroskopowej przestajÄ… niekiedy obowiÄ…- dzenia te sÄ… wykonywane metodami li-
nia z pojedynczych czÄ…steczek niemal zywaç i wtedy konieczne jest stosowa- tograficznÄ… i wytrawiania w pod"oÅ»ach
wszystkiego, od komputerów do kawio- nie zasad mechaniki kwantowej. z krzemu lub innych materia"ów.
ru  przeobrazi"aby Ęwiat, gdyby tylko W 1999 roku Merkle zrezygnowa" z Wed"ug Richarda Feynmana, supergu-
ktoĘ znalaz" sposób wprowadzenia jej bezterminowej umowy o prac´ w Xerox ru tej dziedziny, urzÄ…dzenia wi´ksze mo-
w Å»ycie. WyobraÄ™my sobie nanomonte- Palo Alto Research Center w Kalifornii, gÄ… pos"uÅ»yç do wytworzenia mniejszych.
rów, czyli urzÄ…dzenia do nanomontaÅ»u: aby wykreowane na komputerze koncep- I do tego w"aĘnie przydadzÄ… si´ syste-
zespo"y nieustannie poruszajÄ…cych si´ cje spróbowaç wprowadziç w Å»ycie. Do- my MEMS  twierdzi Merkle. Korzysta-
ramion automatycznych manipulato- "Ä…czy" do Jamesa R. Von Ehra II, znanej jÄ…c z metod stosowanych przy wytwa-
rów, dzia"ających na zasadzie  unieĘ osobistoĘci w przemyĘle oprogramowa- rzaniu uk"adów MEMS, moŻna skon-
i umieĘç , kaÅ»dy o rozmiarach rz´du nia i entuzjasty koncepcji Drexlera, któ- struowaç ramiona montaÅ»owe mikro-
kilkudziesi´ciu nanometrów. Te proste ry chcia" zainwestowaç cz´Ä˜ç ponadmi- robotów. Te zaĘ da si´ wykorzystaç do
urzÄ…dzenia, sterowane z zewnÄ…trz po- liardowej fortuny  uzyskanej ze sprze- zbudowania submikrometrowych ra-
t´Å»nym komputerem, mog"yby opero- daÅ»y swojej firmy Altsys  w stworzenie mion, za pomocÄ… których moÅ»na stwo-
waç grupami czÄ…steczek i budowaç swo- pierwszej firmy specjalizujÄ…cej si´ w na- rzyç manipulatory o jeszcze mniejszych
je kopie, które z kolei budowa"yby ko- notechnologii molekularnej. rozmiarach. I tak dalej, krok po kroku,
lejne nanomaszyny, a te znów nast´pne Za"oÅ»ona przez Von Ehra firma Zy- aÅ» osiÄ…gni´ta zostanie granica miniatu-
 ich liczba ros"aby wyk"adniczo. Tak vex ma ambitne plany.  Marzymy, aby ryzacji w mikromechanice i powstanie
powsta"e brygady nanorobotów kiero- zaopatrywaç w materia"y ca"y Ęwiato- nanomonter, czyli urzÄ…dzenie do wytwa-
wano by do wykonywania niezwyk"ych wy przemys"  mówi Von Ehr. Jednak rzania nanometrowych uk"adów. Aby
zadał
, jak zwalczanie chorób po prze- firma jest wciÄ…Å» na wczesnym etapie firma Zyvex mog"a osiÄ…gnÄ…ç ten cel, bu-
nikni´ciu do wn´trza cia"a czy produ- rozwoju. JuÅ» teraz da si´ okreĘliç trud- dowane przez niÄ… roboty MEMS muszÄ…
kowanie wyjÄ…tkowo niskim kosztem noĘci pojawiajÄ…ce si´ przy przejĘciu od zostaç zmniejszone ponad 1000 razy.
bardzo z"oÅ»onych materia"ów z podsta- wymodelowanych komputerowo ma- Przewiduje si´, Å»e gdy miniaturyzacja
wowych surowców. szyn molekularnych do rzeczywistych dojdzie do tego poziomu, nanoroboty
Futurolog K. Eric Drexler i jego ko- nanomonterów. Na samym początku fir- zostaną wykorzystane do wytwarzania
lega, znany kryptolog Ralph C. Merkle, ma musia"a wycofaç si´ z koncepcji bu- dowolnych niemal obiektów z dok"ad-
przez wiele lat rozwijali t´ wizj´, pos"u- dowania wszystkiego atom po atomie. noĘciÄ… do pojedynczego atomu. Uniwer-
gujÄ…c si´ komputerowymi symulacjami D"ugofalowym celem jest teraz budowa- salna maszyna montaÅ»owa b´dzie w sta-
nanometrowych przek"adni, manipula- nie nanourządzeł
z duÅ»ych czÄ…steczek nie wyprodukowaç zegarek Rolexa,
torów i innych podzespo"ów molekular- lub grup czÄ…steczek. Naukowcy z tej fir- pami´ç komputerowÄ…, a nawet nano-
nych maszyn. W stworzonych przez nich my próbujÄ… budowaç nanomonterów maszyn´ do zwalczania chorób.
obrazach kolorowe kule wskazujÄ… po"o- metodami nanotechnologii molekular- Badacze z firmy Zyvex w drodze ku
Å»enie atomów wchodzÄ…cych w sk"ad nej, stosujÄ…c podejĘcie  z do"u do góry nanorobotyce opierajÄ… si´ na dwóch
urzÄ…dzenia. Autorzy kilku krytycznych (od ma"ej skali do duÅ»ej)  uczÄ… si´ two- koncepcjach  mówi Merkle.  W cza-
analiz tych wyrafinowanych symulacji rzyç struktury czÄ…steczka po czÄ…stecz- sie montaÅ»u pozycyjnego mechaniczny
wyrazili jednak opini´, Å»e urzÄ…dzenia te ce za pomocÄ… mikroskopu si" atomo- manipulator unosi i precyzyjnie umiesz-
po prostu nie b´dÄ… dzia"aç zgodnie wych i innych urzÄ…dzeÅ‚
tego typu. cza elementy w sk"adanych urzÄ…dze-
z oczekiwaniami. PodkreĘlili, Że by"y to Obecnie badacze z firmy Zyvex pra- niach. Kontrola pozycjonowania w ska-
jedynie komputerowe obrazki, które cujÄ… takÅ»e nad systemami mikroelektro- li rz´du dziesiÄ…tek nanometrów wymaga
stworzono z pomini´ciem z"oÅ»onych si" mechanicznymi (MEMS), które majÄ… przemieszczania duÅ»ych czÄ…steczek lub
wiązał
chemicznych dzia"ajÄ…cych w rozmiary rz´du dziesiÄ…tek mikrometrów. grup czÄ…steczek w Żądane miejsce i mo-
przyrodzie w rzeczywistych obiektach Przy wytwarzaniu uk"adów MEMS sto- cowania ich wedle Życzenia do konstru-
na odleg"oĘciach rz´du nanometrów. sowana jest odmienna metoda:  z góry owanego uk"adu.
74 ÂWIAT NAUKI LISTOPAD 2001
Aby stworzyç urzÄ…dzenie, za ców podchodzi do tego pro-
pomocÄ… którego da si´ produ- jektu raczej z dystansem.
kowaç z"oÅ»one materia"y lub Kilku pracujÄ…cych w dzie-
urzÄ…dzenia zgodnie z podej- dzinie nanotechnologii wy-
Ęciem  z do"u do góry  uŻy- Ęmia"o plany Zyvexu, ale pro-
wajÄ…c jako elementów czÄ…ste- si"o o anonimowoĘç, chcÄ…c
czek lub grup czÄ…steczek z ze- uniknÄ…ç lawiny protestów ze
stawu konstrukcyjnego  trze- strony entuzjastów nanotech-
ba pokonaç jeszcze jednÄ… istot- nologii.  Nie przedstawiono
nÄ… barier´ technologicznÄ…: nam Å»adnego doĘwiadczalne-
urzÄ…dzenie musi umieç zbudo- go dowodu, Å»e jakikolwiek
waç w"asnÄ… kopi´.  JeĘli pro- element tego planu jest moÅ»-
dukcja urządzeł
molekular- liwy do zrealizowania. Uwa-
nych w duŻych iloĘciach ma Żamy, Że to stek bzdur  po-
byç op"acalna, konieczne jest wiedzia" jeden ze znanych
odwo"anie si´ do jakiejĘ formy badaczy w tej dziedzinie.
samopowielania si´  wyja-  Nic, co proponujemy, nie za-
Ęnia Merkle. Budowa przed- przecza prawom fizyki  ri-
miotów makroskopowych czą- postowa" Merkle.
steczka po czÄ…steczce wymaga MajÄ…c jako zaplecze finan-
wielkiej liczby urządzeł
do na- sowe badał
fortun´ Von Ehra,
nomontaÅ»u, gdyÅ» inaczej b´- Zyvex moÅ»e funkcjonowaç
dzie bardzo czasoch"onna. Na- przez wiele lat bez konieczno-
KROK PO KROKU do nanoĘwiata  tą drogą firma Zyvex zmierza do opra-
ukowcy z firmy Zyvex podkreĘ- cowania technologii montaŻu na poziomie molekularnym. Ęci oferowania jakichĘ pro-
lają, Że w pe"ni samopowielają- duktów na sprzedaŻ. Von Ehr
ca si´ maszyna nie jest konieczna do zbu- ty manipulatora zostanÄ… wymodelowa- przyznaje jednak, Å»e dobrze by"oby tro-
dowania nanomontera. Jest to jednak nie- ne litograficznie, wytrawione i oddzielo- ch´ zarobiç.  Ca"e to przedsi´wzi´cie
zwykle waÅ»na sprawa: twórca jakiego- ne od pod"oÅ»a, a nast´pnie uniesione za jest znacznie trudniejsze, niÅ» si´ na po-
kolwiek urzÄ…dzenia nie b´dÄ…cego uk"adem pomocÄ… manipulatorów MEMS i przy- czÄ…tku wydawa"o  zauwaÅ»a. Mówi si´,
biologicznym, które potrafi"oby wytwo- mocowane do urządzenia zatrzaskami. Że Von Ehr zainwestowa" dotąd w ten
rzyç dowolnÄ… liczb´ w"asnych kopii, praw- Von Ehr ma nadziej´, Å»e manipulatory program 20 mln dolarów. Ze wzgl´du
dopodobnie dosta"by Nagrod´ Nobla. MEMS okaŻą si´ technikÄ… poĘredniÄ… jednak na ubieg"oroczne za"amanie na
Jak wi´c pracownicy Zyvex majÄ… za- (która mog"aby przynosiç dochody, np. gie"dzie i brak pewnoĘci, czy wykona-
miar zbudowaç nanomontera? Niedaw- ze sprzedaÅ»y urzÄ…dzeÅ‚
do obróbki ka- nie zadania jest realne, Von Ehr zamie-
no firma ta rozpocz´"a wspó"prac´ ze bli Ęwiat"owodowych) na drodze do na- rza szukaç zewn´trznych inwestorów
Standard MEMS z Burlington w stanie notechnologii molekularnej. Jednak we- dopiero, gdy poprawi si´ sytuacja finan-
Massachusetts, producentem mikrourzÄ…- d"ug Kaighama J. Gabriela, profesora sowa na rynkach.  JeĘli b´dziemy si´
dzeł
. Firmy po"Ä…czy"y wysi"ki w ramach na Wydziale InÅ»ynierii Elektrycznej, rozwijaç  mówi  to zaczniemy potrze-
dwuletniego programu badał
, majÄ…ce- Komputerowej i Robotyki w Carnegie bowaç wi´cej pieni´dzy.
go na celu opracowanie litograficznie Mellon University i by"ego dyrektora NiezaleŻnie jednak, czy spodziewane
kszta"towanych chwytaków i manipula- programu budowy uk"adów MEMS zyski okaŻą si´ wielkie, czy nie, to z uwa-
torów o mikrometrowych rozmiarach, w Agencji ds. Rozwoju Techniki Wojsko- gi na ogromne trudnoĘci techniczne
które umoÅ»liwi"yby budowanie mniej- wej (DARPA), wĘród osób pracujÄ…cych i perspektyw´ sukcesu za 10 20 lat moÅ»-
szych urządzeł
z zestawu precyzyjnie nad systemami MEMS trudno znaleÄ™ç na mieç wÄ…tpliwoĘci, czy znajdzie si´
rozmieszczonych  aktywnych elemen- kogoĘ zainteresowanego manipulatora- ch´tny do wy"oÅ»enia potrzebnych fun-
tów wytwarzanych na krzemowym pod- mi tego typu. Nikt teŻ nie ma pomys"u, duszy. W koł
cu walka z wiatrakami za
"oÅ»u.  JeĘli dok"adnoĘç rozmieszczenia co moÅ»na by za pomocÄ… takich urzÄ…- w"asne pieniÄ…dze to jedno, a wydawa-
jest wystarczajÄ…co dobra, to rami´ ma- dzeÅ‚
budowaç. nie pieni´dzy innych ludzi, to zupe"nie
nipulatora musi jedynie si´gnÄ…ç w dó" A co z nanomonterami? Jest znacz- inna sprawa. Chyba Å»e do batalii przy-
i unieĘç element do góry. Niepotrzebny na rozbieÅ»noĘç zdaÅ‚
co do tego, ile po- stÄ…piÄ… niezliczone zast´py entuzjastów
jest skomplikowany uk"ad sensoryczny trzeba czasu, by osiÄ…gnÄ…ç zdolnoĘç pe"- bezgranicznie wierzÄ…cych w sukces.
 mówi Merkle. nej kontroli na poziomie molekularnym
T"umaczy"
Von Ehr twierdzi, Å»e badacze z firmy  mówi Merkle.  MoÅ»e to zajÄ…ç 10 albo Piotr RÄ…czka
Zyvex opracowali technik´, którÄ… ma- 20 lat.
nipulatory MEMS b´dÄ… mog"y tak od- Tak wi´c badacze w firmie Zyvex ma-
JEÂLI CHCESZ
dzielaç elementy od pod"oÅ»a, aby by"y jÄ… sporo roboty. Do zadania b´dÄ…cego
WIEDZIEå WIóCEJ
gotowe do mikromontaŻu za pomocą nanotechnologicznym odpowiednikiem
Strona internetowa firmy Zyvex: www.zy-
vex.com
samocentrujÄ…cych si´ "Ä…czników zatrza- lÄ…dowania na Ksi´Å»ycu przystÄ…piono we
Strona internetowa Ralpha C. Merkle a:
skowych. To bardzo uÅ»yteczna techni- wzgl´dnej izolacji, dysponujÄ…c jedynie
www.merkle.com
ka, choç pomys" jest nienowy. Elemen- 37 pracownikami. Wi´kszoĘç naukow-
LISTOPAD 2001 ÂWIAT NAUKI 75
JAMES STEINBERG