Человечество получит исключительно комфортную среду обитания, в которой не будет места ни голоду, ни болезням, ни изнурительному физическому труду. А в перспективе нас ждёт возникновение «разумной среды обитания» (т. е. природы, ставшей непосредственной производительной силой). Нанокомпьютеры и наномашины заполнят собой все окружающее пространство: они будут находиться между молекулами воздуха, присутствовать в каждом предмете, в каждой клетке человеческого организма. Весь окружающий мир превратится в один гигантский компьютер или, что, пожалуй, будет вернее, человечество сольется с окружающим миром в единый разумный организм.
Перспективы применения достижений нанотехнологии для решения проблемы продления жизни
| В современной геронтологии доминирующей становится точка зрения, что первичные причины старения имеют молекулярную природу. Вместе с тем, технический прогресс привел к тому, что в настоящее время человечество находится на пороге достижения возможности свободного манипулирования с отдельными атомами и молекулами. |
Анализ развития этих тенденций, ведущих к "овладению" молекулярным уровнем организации живой материи, позволяет предположить, что через несколько десятилетий подходы к лечению старения претерпят коренные, революционные изменения и, в конечном счете, их развитие приведет к решению проблемы старения.
Нанотехнология определяется как технология, основанная на возможности манипулировать отдельными атомами и молекулами с целью создания достаточно сложных объектов, структура которых может быть описана с точностью до одного атома. Этот термин также используется и для обозначения области науки и техники, связанной с разработкой устройств, позволяющих производить подобные манипуляции. Название нанотехнология происходит от слова нанометр - одна миллиардная доля метра (величина равная нескольким межатомным расстояниям).
| Для медицинских применений помимо возможности детекции и манипулирования биомолекулами важной проблемой является энергоснабжение молекулярных роботов и их взаимодействие во время нахождения внутри организма с находящимся вне организма суперкомпьютером, который управляет их работой. Здесь перспективным представляется использование магнитного поля, поскольку биологические ткани прозрачны для него (другим вариантом может быть использование акустических волн). |
Магнитное поле может изменять структуру молекулярных роботов, заряжая его энергией и сообщая информацию, а для сообщения информации управляющему компьютеру молекулярный робот может сам изменять свою структуру, что будет зарегистрировано датчиками, расположенными вне тела человека. Аналогом такого подхода является томография на основе ядерного магнитного резонанса - метод, который сейчас широко используется для получения трехмерных изображений внутренних органов в реальном времени.
Главной проблемой, препятствующей разработке и внедрению молекулярных роботов является их проектирование. Основной элемент такого проектирования - моделирование поведения роботов. Эта задача примерно того же порядка сложности, что и моделирование динамики белковых молекул. Хотя его алгоритмы известны, но большой размер молекул не позволяет осуществить их моделирование в приемлимые сроки при помощи современных компьютеров. Оценки тенденций развития вычислительной техники позволяют предположить, что компьютеры смогут достичь мощности, необходимой для такого моделирования лишь в 2010-2015 гг.
Поскольку другие элементы технологии изготовления белковоподобных молекулярных роботов практически уже существуют, можно прогнозировать, что молекулярная нанотехнология может быть реализована вскоре после этого времени. С учетом необходимости разработки конкретных типов молекулярных роботов и проведения дополнительных молекулярно-биологических исследований (направленных как на получение недостающих данных о функционировании биомолекул и клеток, так и на экспериментальное тестирование взаимодействия молекулярных роботов и клеточных структур) можно ожидать, что описанные ниже возможности будут доступны во второй четверти 21 в. Однако, при благоприятном развитии событий отдельные элементы описанной ниже процедуры лечения старения могут начать внедряться в практику уже в конце следующего десятилетия. Например, это может быть противодействие какой-либо одной причине старения посредством простых, автономно функционирующих молекулярных роботов, конструкция которых не сильно отличается от таковой обычных белков. В отличие от более сложных, универсальных роботов их разработка (по крайней мере, в принципе) может быть проведена без больших вычислительных затрат - сочетанием компьютерной "искусственной эволюции" и биохимической "эволюции в пробирке".
Подъемник в небо: последние достижения нанотехнологий
| Те, кто думает, что продуктом нанотехнологии может быть лишь что-то субмикроскопическое и скрытое для невооруженного глаза, вероятно, будут удивлены технологией, описываемой в данной статье. И тем не менее, факт — нанотехнологии могут быть полезны в создании колоссальной по своим размерам конструкции — космического лифта, подъёмника длиною 100 тысяч километров. Суть идеи следующая: планируется создать колону около метра в диаметре и длиной около 100 000 километров. |
Создание такой невероятной конструкции становится возможным благодаря последним достижениям в области нанотехнологий, а именно исследованию углеродных нанотрубок — полых цилиндров нанометровой толщины, которые при значительных преимуществах в весе по прочности превосходят сталь в 100 раз.
Проектируемая труба при своей длине будет иметь стенку не толще бумаги. Наземный конец установки будет укреплен на подвижной морской платформе, которую планируется разместить на экваторе, на запад от Эквадора. К трубе будет прикреплен подъёмник, который сможет совершать подъем на орбиту спутников, компонентов орбитальных станций и даже людей. Орбитальный конец трубки будет крепиться к массивному телу, возможно астероиду, который будет выступать в роли противовеса. Поскольку вся конструкция будет вращаться синхронно с планетой, подъёмник будет оставаться неподвижным относительно поверхности.
Согласно подсчетам, себестоимость подъёма 1 килограмма груза с помощью такого космического лифта может составлять лишь около 100 долларов, тогда как сегодня это обходится от 10 до 40 тысяч долларов за килограмм.
Роберт Казанова, глава Института перспективных разработок НАСА, утверждает, что физически проект вполне выполним и его реализация — лишь дело времени. Не исключено, что это будет осуществлено уже в ближайшие 15 лет. По некоторым подсчетам, для завершения работ необходимо до 10 миллиардов долларов, в частности, для доставки на орбиту около 12 тон необходимых материалов, что придётся сделать традиционным путём.
Достижение General Electric в сфере нанотехнологий
Исследователям из компании General Electric (GE) удалось создать одно из самых маленьких в мире функционирующих устройств - углеродную трубку размером в 10 атомов, способную однажды совершить переворот в технологии производства компьютерных чипов. Сотрудники центральной исследовательской лаборатории GE надеются, что их разработка, представляющая собой свернутый "лист" (напоминающий проволочную сетку) из атомов углерода, однажды заменит стандартные полупроводники, применяемые как в компьютерах, так и в других электронных устройствах.
Новое устройство - нанотрубка - разработана в сфере технологий, оперирующей с частицами, размеры которых относятся к миллиардным долям метра. Дабы иметь возможность представления реальных габаритов разработки, стоит отметить, что 10 атомов водорода по габаритам эквивалентны 1/80000 диаметра человеческого волоса.
Разработка компании обладает немалым потенциалом, по мнению многих специалистов. Ее появление демонстрирует, что нанотрубки обладают достаточными свойствами для возможности формировани чипов, по своим размерам во много раз меньших нежели изготовляемые5 ныне аналоги из кремния, наиболее распространенного материала для компьютерных чипов. Еще одним немаловажным фактором является то, что уже в течение ближайшей декады кремниевые чипы могут достигнуть критической отметки в процессе своей миниатюризации, после чего дальнейшее уменьшение размеров неизменно будет вести к утрате возможности функционировать. И все же пока сложно говорить о полноценной замене этому материалу. Перед возможностью производства чипов из нанотрубок стоит одно весомое технологическое препятствие, заключающееся в необходимости объединения между собой миллионов нанотрубок, а также обеспечения их координированной работы.
Работой над разроботкой нанотрубок занимаются многие компании, находящиеся в данный момент на различных этапах достижения поставленной задачи. Однако в отличие от большинства существующих уже разработок, нанотрубки от GE наделены возможностью как излучать, так и принимать свет. А это означает потенциальную возможность выполнять задачи на подобие излучение света невысокой интенсивности на молекулы, которые могут найти применения как в медицине, так и в сфере безопасности. Из подобных нанотрубок могут быть создано абсолютно новое поколение сенсоров безопасности, способных распознавать комбинации из огромного числа как химических, так и биологических токсинов.
Нано на обед: человек съест продукты нанотехнологий
| Наноеда (nanofood) – термин новый, малопонятный и неказистый. Еда для нанолюдей? Очень маленькие порции? Еда, сработанная на нанофабриках? Нет, конечно. Но всё же это — любопытное направление в пищевой отрасли. Учёные, инженеры и специалисты пищевой промышленности спорили о перспективах наноеды на первой конференции с говорящим названием Nano4Food 2005 |