- Íàíîðîáîòû -
Íàíîðîáîòû
“…ïîçàáûòû õëîïîòû, îñòàíîâëåí áåã.
Âêàëûâàþò ðîáîòû, à íå ÷åëîâåê…”
Óæå î÷åíü ñêîðî íîâûå òåõíîëîãèè çàãëÿíóò â êàæäûé äîì è íàñòóïèò ýðà íàíîðîáîòîâ. Áëàãîäàðÿ ýòèì êðîøå÷íûì, ìîæíî ñêàçàòü, ìèêðîáàì ÷òî ëè, êîòîðûõ ïîäêóþò ó÷¸íûå, ÷åëîâå÷åñòâî ñìîæåò ïîáåäèòü ðàê è ñîçäàòü ñâåðõïðî÷íûå ìàòåðèàëû. Îäíàêî ó÷åíûå óæå îïàñàþòñÿ, ÷òî ðîáîòû, êîòîðûõ íåëüçÿ ðàçãëÿäåòü äàæå â ìèêðîñêîï, ìîãóò âûéòè èç-ïîä êîíòðîëÿ è ïîãëîòèòü Çåìëþ.
Ðàê è ñåðäå÷íî-ñîñóäèñòûå çàáîëåâàíèÿ ñêîðî ïåðåñòàíóò áûòü ñìåðòåëüíûìè, óòâåðæäàåò èçâåñòíûé àìåðèêàíñêèé ôóòóðèñò è ó÷åíûé Ðýéìîíä Êóðöâàéë. Îò íèõ íå óäàñòñÿ èçáàâèòüñÿ ñîâñåì, íî îíè áóäóò íå ñòðàøíåå îáû÷íîé ïðîñòóäû. Ïî ñëîâàì ó÷åíîãî, ñ ýòèìè è äðóãèìè áîëåçíÿìè ëåãêî ñïðàâÿòñÿ ìèíèàòþðíûå ðîáîòû, êîòîðûå âíóòðè íàøèõ òåë áóäóò ðåìîíòèðîâàòü ïîâðåæäåííûå òêàíè è óáèâàòü âðåäíûå êëåòêè.
Ðýéìîíä Êóðöâàéë ãîâîðèò î ïðàêòè÷åñêîì ïðèìåíåíèè íàíîòåõíîëîãèè – íîâîé íàó÷íîé äèñöèïëèíû, êîòîðàÿ çàíèìàåòñÿ ñîçäàíèåì óñòðîéñòâ è âåùåñòâ ðàçìåðîì â íàíîìåòðû (îäíà ìèëëèàðäíàÿ ìåòðà). Áëàãîäàðÿ åé â ñêîðîì áóäóùåì ñòàíåò âîçìîæíûì ñîçäàíèå ìàòåðèàëîâ, ñâîéñòâà êîòîðûõ â íàøå âðåìÿ òðóäíî ïðåäñòàâèòü. Íàïðèìåð, ëèñòû òîëùèíîé â íåñêîëüêî ìîëåêóë áóäóò ïðî÷íåå àëìàçà, à êðàñêà èç íàíîýëåìåíòîâ ñìîæåò ïðåâðàòèòü îáû÷íóþ ñòåíó â ñâåðõòîíêèé äèñïëåé.
To â 1986 ãîäó àìåðèêàíñêèé ó÷åíûé Ýðèê Äðåêñëåð, êîòîðûé ïåðâûì â ìèðå ïîëó÷èë ñòåïåíü äîêòîðà íàíîòåõíîëîãèè â Ìàññà÷óñåòñêîì òåõíîëîãè÷åñêîì èíñòèòóòå, îïèñàë òàêîé ñïîñîá â ñâîåé êíèãå “Ìàøèíû ñîçèäàíèÿ”, åãî íàçûâàëè íåðåàëüíûì ìå÷òàòåëåì. Íî ñåãîäíÿ, ïî ìíåíèþ áîëüøèíñòâà èññëåäîâàòåëåé, íàíîòåõíîëîãèè ïåðåñòàëè áûòü ôàíòàñòèêîé.
“Íàíîòåõíîëîãèè ïðîèçâåäóò òàêóþ æå ðåâîëþöèþ â ìàíèïóëèðîâàíèè ìàòåðèåé, êàêóþ ïðîèçâåëè êîìïüþòåðû â ìàíèïóëèðîâàíèè èíôîðìàöèåé”, –
óáåæäåí Ðàëüô Ìåðêë, ïðîôåññîð Òåõíîëîãè÷åñêîãî êîëëåäæà øòàòà Äæîðäæèÿ.
Ïðîãðàììèðóåìàÿ ìàòåðèÿ
Ïðåäâåñòíèêîì íîâîé òåõíîëîãè÷åñêîé ýðû ñòàë íàíîðîáîò, ñîñòîÿùèé èç îäíîé ìîëåêóëû, ñîçäàííûé â 2006 ãîäó ãðóïïîé ó÷åíûõ èç Åâðåéñêîãî óíèâåðñèòåòà â Èåðóñàëèìå ïîä ðóêîâîäñòâîì Èòàìàðà Âèëëíåðà. Ïðè âñòðå÷å ñ òîé èëè èíîé ÄÍÊ ðîáîò íà÷èíàåò ñâåòèòüñÿ. Èçðàèëüñêèå èññëåäîâàòåëè ñ÷èòàþò, ÷òî èõ ðàçðàáîòêà äîëæíà ñòàòü îñíîâîé íîâûõ, áîëåå òî÷íûõ ìåòîäîâ äèàãíîñòèêè èíôåêöèîííûõ çàáîëåâàíèé.
Èòàìàð Âèëëíåð èçâåñòåí â íàó÷íîì ìèðå áëàãîäàðÿ ñîçäàííîìó èì ïåðâîìó ìîëåêóëÿðíîìó êàëüêóëÿòîðó, èñïîëüçóþùåìó äëÿ ñâîèõ îïåðàöèé ôåðìåíòû. Ôåðìåíòíûé êîìïüþòåð ñïîñîáåí, ïðàâäà, ïðîèçâîäèòü òîëüêî äâå îñíîâíûå ëîãè÷åñêèå îïåðàöèè, è äëÿ ýòîãî åìó òðåáóåòñÿ íåñêîëüêî ìèíóò. Íî ðàçðàáîò÷èêè ñ÷èòàþò, ÷òî ýòîò ïðèìèòèâíûé íàíîêàëüêóäÿòîð ïðåäîñòàâèò èì âîçìîæíîñòü ñëåäèòü çà ðåàêöèåé îðãàíèçìà íà òå èëè èíûå ëåêàðñòâà. “Èìïëàíòèðîâàâ ôåðìåíòíûé êîìïüþòåð â òåëî, ìîæíî ñ åãî ïîìîùüþ íàáëþäàòü çà îáìåíîì âåùåñòâ”, – ïîÿñíÿåò Âèëëíåð.
Ýòî èçîáðåòåíèå ó÷åíûé ìèð âñòðåòèë ñ áîëüøèì ýíòóçèàçìîì. “Åñëè òàêèå êàëüêóëÿòîðû ìîæíî áóäåò ñîçäàâàòü âíóòðè æèâûõ êëåòîê, òî êîãäà-òî îíè áóäóò èãðàòü êëþ÷åâóþ ðîëü â äîñòàâêå ëåêàðñòâ íåïîñðåäñòâåííî ê ïðîáëåìíîìó ìåñòó èëè ñîçäàâàòü èõ ïðÿìî ó áîëüíûõ êëåòîê", – ãîâîðèò Ìàðòèí Ýéìîñ èç áðèòàíñêîãî óíèâåðñèòåòà Ýêñåòåðà.
Ïðîãðàììèðóåìàÿ ìàòåðèÿ, èç êîòîðîé ìîæíî ñîçäàòü ëþáîé ïðåäìåò ñ íåîáõîäèìûìè ñâîéñòâàìè, ìîæåò ñòàòü åùå îäíèì íàïðàâëåíèåì ðàçâèòèÿ íàíîòåõíîëîãèé. Ê ïðèìåðó, ìèíè-êîìïüþòåð, êîòîðûé ìîæåò ïðåâðàòèòüñÿ â óòþã, çàòåì – â óäîáíîå êðåñëî, à èç íåãî – â òåïëóþ êóðòî÷êó. “Âû ìîãëè áû íîñèòü ñ ñîáîé íåêîòîðîå êîëè÷åñòâî ýòîãî ìàòåðèàëà, èç êîòîðîãî ïî íåîáõîäèìîñòè äåëàëè áû ìèëëèîí ðàçëè÷íûõ âåùåé, – îïèñûâàåò âîçìîæíîñòü ïðîãðàììèðóåìîé ìàòåðèè äîêòîð Òîää Ìîóðè, äèðåêòîð èññëåäîâàòåëüñêîé ëàáîðàòîðèè Intel â Ïèòòñáóðãå. – Ýòî áûëî áû ïîõîæå íà îêîí÷àòåëüíûé âàðèàíò øâåéöàðñêîãî àðìåéñêîãî íîæà”.
Òîää Ìîóðè óæå ó÷àñòâóåò â ïðîåêòå ïî ñîçäàíèþ òàêîãî ìàòåðèàëà. Ïî åãî çàìûñëó, ïðîãðàììèðóåìàÿ ìàòåðèÿ äîëæíà ñîñòîÿòü èç ìèëëèîíîâ íàíîðîáîòîâ, êîòîðûå, âçàèìîäåéñòâóÿ ìåæäó ñîáîé, ìîãóò ôîðìèðîâàòü ëþáûå ïðåäìåòû.
Ñêåïòèêè ãîâîðÿò, ÷òî ýòî ïîõîæå íà ôàíòàñòèêó. “Ëþäè, çíàêîìÿñü ñ íàøèì ïðîåêòîì, äóìàþò î ðîáîòå èç æèäêîãî ìåòàëëà, êàê â ôèëüìå Òåðìèíàòîð. Îíè ñìîòðÿò íà íàñ, êàê áóäòî ìû íà÷èòàëèñü íàó÷íîé ôàíòàñòèêè. Äà, íàø ïðîåêò íåìíîãî ïîõîæ íà âûñàäêó ÷åëîâåêà íà Ëóíå”, – ïðèçíàåòñÿ Ìîóðè.
Ó÷àñòíèêè ïðîåêòà óæå ðàçðàáîòàëè íåñêîëüêî ïðîòîòèïîâ ðîáîòîâ, êîòîðûå ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîìàãíèòîâ âçàèìîäåéñòâóþò ìåæäó ñîáîé íàïîäîáèå øåñòåðåíîê. Ïðàâäà, äèàìåòð êàæäîãî – 44 ìì, òàê ÷òî ãîâîðèòü î íàíîìàñøòàáàõ â äàííîì ñëó÷àå åùå ðàíî. Òåì íå ìåíåå, èññëåäîâàòåëè ñ÷èòàþò ýòî çíà÷èòåëüíûì äîñòèæåíèåì. “Êàê òîëüêî ìû ïîëó÷èëè ýòè øåâåëÿùèåñÿ øòóêè, âåðîÿòíîñòü íàøåãî óñïåõà ïîâûñèëàñü”, – ãîâîðèò Ìîóðè.
 áëèæàéøåå âðåìÿ ñïåöèàëèñòû ïî êëåéòðîíèêå – òàê ó÷åíûå óñëîâíî íàçâàëè íàó÷íóþ äèñöèïëèíó, êîòîðàÿ çàíèìàåòñÿ ïðîãðàììèðóåìîé ìàòåðèåé – íàìåðåâàþòñÿ ïîñòðîèòü ìíîæåñòâî ðîáîòîâ, ÷òîáû íà÷àòü ýêñïåðèìåíòû ñ èçìåíåíèåì ôîðìû.  äàëüíåéøåì îíè ñîáèðàþòñÿ ñîçäàòü ñðàçó ñîòíþ “êëåéòðîííûõ àòîìîâ” ðàçìåðîì ñ òåííèñíûé ìÿ÷, ñïîñîáíûõ ïåðåìåùàòüñÿ è âçàèìîäåéñòâîâàòü äðóã ñ äðóãîì â òðåõ èçìåðåíèÿõ.
Ïîâñåìåñòíûé ðåìîíò îðãàíèçìà
Âñ¸ æå, ãëàâíîé ñôåðîé ïðèìåíåíèÿ íàíîòåõíîëîãèé áóäåò ìåäèöèíà.  ïåðâóþ î÷åðåäü ñ ïîìîùüþ èñêóññòâåííûõ íàíî÷àñòèö ó÷åíûå ïëàíèðóþò ïîáîðîòü ðàê.
Äæåííèôåð Óýñò, áèîèíæåíåð èç óíèâåðñèòåòà Ðàéñ, ðàçðàáîòàëà íàíî÷àñòèöû ñ çîëîòîé îáîëî÷êîé, êîòîðûå ìîãóò óáèâàòü ðàêîâûå êëåòêè. Áëàãîäàðÿ ñâîèì ðàçìåðàì (äèàìåòð âñåãî 120 íàíîìåòðîâ, ÷òî â 170 ðàç ìåíüøå ðàêîâîé êëåòêè) îíè ëåãêî ïðîíèêàþò â îïóõîëü. Ïðè îáëó÷åíèè èíôðàêðàñíûì ñâåòîì çîëîòî ñæèãàåò ðàêîâûå êëåòêè, íå ïðè÷èíÿÿ âðåäà çäîðîâûì òêàíÿì.
Íà ðèñóíêå 1:
1 Ìåõàíèçì çàõâàòà ìàíèïóëÿòîðà;
2 Òåëåñêîïè÷åñêèé ìàêðîìàíèïóëÿòîð;
3 Íàíîìàíèïóëÿòîð;
4 Ãëàâíûé íàíîìàíèïóëÿòîð;
5 Áèîìàëåêóëÿðíûé íàíîñåíñîð;
6 Àêóñòè÷åñêèé ñåíñîð;
7 Ñåíñîð îêðóæàþùåé ñðåäû;
8 Äèïîëü (àíòåííà);
9 Ðàçú¸ì ñòûêîâêè;
10 Ìàíèïóëÿòîðû äâèæåíèÿ;
11 Ìåõàíèçì ïíåâìàòè÷åñêîé ñòûêîâêè;
12 ß÷åéêè íàíîìàíèïóëÿòîðîâ.
Ìåòîä óæå ïðîøåë ïðîâåðêó íà ëàáîðàòîðíûõ ìûøàõ. Ïî ìíåíèþ èññëåäîâàòåëåé, îí äåøåâëå, áûñòðåå è áåçîïàñíåå, ÷åì òðàäèöèîííûå õèðóðãè÷åñêèå îïåðàöèè, õèìèîòåðàïèÿ è ðàäèàöèîííîå îáëó÷åíèå, îò êîòîðûõ çäîðîâûå òêàíè ñòðàäàþò áîëüøå, ÷åì îïóõîëè. Êðîìå òîãî, ñ ïîìîùüþ èíôðàêðàñíûõ ëó÷åé ìîæíî ïðîâîäèòü ñâàðêó òêàíåé, ïîêðûòûõ çîëîòûìè íàíî÷àñòèöàìè. Ýòî ïîìîæåò õèðóðãàì âîññîåäèíÿòü êðîâåíîñíûå ñîñóäû ïîñëå ïåðåñàäêè îðãàíîâ.
Äðóãàÿ ïîòåíöèàëüíî ýôôåêòèâíàÿ ìåòîäèêà ïðåäóñìàòðèâàåò ââåäåíèå â îðãàíèçì íàíî÷àñòèö ñåëåíèäà êàäìèÿ. Îíè ñïîñîáíû ñâåòèòüñÿ â óëüòðàôèîëåòîâûõ ëó÷àõ è, ïðîíèêàÿ â ðàêîâóþ îïóõîëü, ïîçâîëÿþò õèðóðãó áîëåå òî÷íî óäàëèòü ïîâðåæä¸ííóþ òêàíü.
Íî íàèáîëüøåå âïå÷àòëåíèå íà ó÷åíûõ ïðîèçâîäÿò ôàíòàñòè÷åñêèå èäåè èñïîëüçîâàíèÿ â ìåäèöèíå íàíîðîáîòîâ. Ïî ìíåíèþ Êóðöâàéëà, ðàçìåð ýòèõ ìàøèí (äî 3 ìèêðîìåòðîâ) ïîçâîëèò èì ïóòåøåñòâîâàòü ïî òåëó âìåñòå ñ êðîâüþ. Ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíûõ ìîëåêóëÿðíûõ ìàðêåðîâ îíè áóäóò ðàñïîçíàâàòü ðàêîâûå êëåòêè, è óíè÷òîæàòü èõ. Ïîìèìî ýòîãî, íàíîðîáîòû ñìîãóò òàêæå î÷èùàòü êðîâåíîñíûå ñîñóäû îò òðîìáîâ. Èìïëàíòèðîâàííûå â ìîçã íàíîêîìïüþòåðû ïîâûñÿò ýôôåêòèâíîñòü ìûñëèòåëüíûõ ïðîöåññîâ. Íàíîðîáîòû áóäóò ëå÷èòü íàøè ñòàðûå ïîâðåæäåííûå êëåòêè, òàêèì îáðàçîì äåëàÿ îðãàíèçì ìîëîæå. Êóðöâàéë ñ÷èòàåò, ÷òî òàêèå íîâîââåäåíèÿ ïîÿâÿòñÿ â áëèæàéøèå äåñÿòèëåòèÿ. “×åðåç 15 ëåò ïðîäîëæèòåëüíîñòü ÷åëîâå÷åñêîé æèçíè áóäåò çíà÷èòåëüíî óâåëè÷åíà. Íà÷èíàÿ ñ 2020-õ, åæåãîäíî îíà áóäåò óâåëè÷èâàòüñÿ íà îäèí ãîä”, - óòâåðæäàåò îí. I
Ìîëåêóëû îòîâñþäó
Ñåãîäíÿ ýêñïåðòû äèñêóòèðóþò î òîì, êàêîé ñïîñîá êîíñòðóèðîâàíèÿ íàíîìàøèí áóäåò íàèáîëåå ýôôåêòèâíûì. Îäíè âèäÿò âûõîä â òàê íàçûâàåìûõ ôàáðèêàõ ðàçìåðîì ñ îôèñíûé ïðèíòåð. Äðóãèå ñ÷èòàþò, ÷òî ðîáîòîâ ìîæíî íàó÷èòü ñàìîâîñïðîèçâåäåíèþ èç “ïîäðó÷íûõ ìàòåðèàëîâ”.
Êàê ðàç îá ýòîì èäåò ðå÷ü â êíèãå Äðåêñëåðà “Ìàøèíû ñîçèäàíèÿ”. Îí ñ÷èòàåò, ÷òî íóæíî ðàçðàáîòàòü íàíîìàíèïóëÿòîð, ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî ðîáîòû ñìîãóò ïåðåìåùàòü àòîìû âåùåñòâà. Èíñòèòóò ìîëåêóëÿðíîãî ïðîèçâîäñòâà (Êàëèôîðíèÿ, ÑØÀ) óæå îáúÿâèë î ïðèçå â $ 250 òûñ. çà èçãîòîâëåíèå òàêîãî óñòðîéñòâà. Ñïåöèàëèñòû ïðîãíîçèðóþò, ÷òî îíî ïîÿâèòñÿ äî 2020 ãîäà.
Íàíîìàíèïóëÿòîð âìåñòå ñ íàíîêîìïûîòåðîì ïîçâîëèò ðîáîòàì ñîçäàâàòü ëþáûå îáúåêòû, â òîì ÷èñëå è ñîáñòâåííûå êîïèè. Èì áóäóò íóæíû òîëüêî ýíåðãèÿ è ìàòåðèàë.
Ýòî âûçâàëî îáåñïîêîåííîñòü ó÷åíûõ, êîòîðûå áîÿòñÿ, ÷òî ïîäîáíûå ìàøèíû ìîãóò âûéòè èç-ïîä êîíòðîëÿ. Åñëè ðîáîòû ðàçìåðîì ñ ìîëåêóëó ðàçáåðóò âñå æèâîå íà Çåìëå íà òàêèå æå ìîëåêóëû, òî, ïî èõ ìíåíèþ, ïëàíåòà ìîæåò ïîêðûòüñÿ îäíîðîäíîé ñåðîé ñëèçüþ. Òàêîé ìðà÷íûé âàðèàíò ðàçâèòèÿ ñîáûòèé ïðåäñêàçàë â ñâîåé êíèãå ñàì Äðåêñëåð.  ñâÿçè ñ ýòîé îïàñíîñòüþ íåêîòîðûå ó÷åíûå, íàïðèìåð, îäèí èç ðàçðàáîò÷èêîâ ÿçûêà ïðîãðàììèðîâàíèÿ Java Áèëë Äæîé, óæå ïðèçûâàþò ê ïðåêðàùåíèþ èññëåäîâàíèé â ýòîé îáëàñòè.
Îäíàêî, ñåãîäíÿ Äðåêñëåð îïðîâåðãàåò ñîçäàííûé èì 20 ëåò íàçàä ñöåíàðèé “ñåðîé ñëèçè”. “ß äóìàë, ÷òî áûëî âàæíî âûäåëèòü õóäøóþ ìîäåëü òàê, ÷òîáû òå, êòî èçó÷àåò íàíîòåõíîëîãèþ, íå ìîãëè áû ðàññìàòðèâàòü åå âûãîäû, íå ïîíèìàÿ ïîòåíöèàëüíîãî ðèñêà”, – îïðàâäûâàåòñÿ èññëåäîâàòåëü. Âìåñòî àâòîíîìíîãî ñàìîêîïèðîâàíèÿ îí ïðåäëàãàåò àâòîïðîèçâîäñòâî, ïðè êîòîðîì îäèí íàíîðîáîò áóäåò äåëàòü ñâîþ êîïèþ ïîä êîíòðîëåì ÷åëîâåêà èëè îáû÷íîãî êîìïüþòåðà.
 ðàçâèòèè íàíîòåõíîëîãèé óãðîçó âèäèò è Êóðöâàéë. Îí ñ÷èòàåò, ÷òî ýòèìè ìåòîäàìè ìîãóò îâëàäåòü òåððîðèñòû è, ñêàæåì, ðàñïðîñòðàíèòü îïàñíûé âèðóñ. Ïîýòîìó íóæíî ñîáëþäàòü îñòîðîæíîñòü. “ ýòîé èãðå íàì íåîáõîäèìî âñåãäà áûòü íà øàã âïåðåäè”, – óòâåðæäàåò ó÷åíûé.
|