Прогноз развития нанотехнологий c 2003 по 2050 гг

Пример наномеханизма – обычный наноподшипник

Прогноз развития нанотехнологий в дальнейшем, также отрасли людской деятельности, которые будут при всем этом затронуты

В 2003 году командой веб-сайта Nanotechnology News Network была предпринята попытка составить широкий прогноз развития нанотехнологий с 2003 года по 2050. Большая часть того, что мы предугадали, реализовалось, и, даже изумило темпами развития.

Это касается наноэлектроники, спинтроники, квантовых вычислений, материаловедения и других отраслей. Были и неверные прогнозы, связанные с развитием нанобиологии и наномедицины, но, как указывает динамика развития этих отраслей, в недалеком будущем они также могут опередить наши прогнозы.

Основной неувязкой в наноиндустрии на сегодня является управляемый механосинтез, т.е. составление молекул из атомов при помощи механического приближения до того времени, пока не вступят в действие надлежащие хим связи. Для обеспечения механосинтеза нужен наноманипулятор, способный захватывать отдельные атомы и молекулы и манипулировать ими в радиусе до 100 нм. Наноманипулятор должен управляться или макрокомпьютером, или нанокомпьютером, интегрированным в робота-сборщика (ассемблера), управляющего манипулятором.

На сей день подобные манипуляторы не есть. Зондовая микроскопия, при помощи которой в текущее время создают перемещение отдельных молекул и атомов, ограничена в спектре деяния, и сама процедура сборки объектов из молекул из-за наличия интерфейса «человек – компьютер – манипулятор» не может быть автоматизирована на наноуровне.

Институтом Молекулярного Производства (IMM) разработан подготовительный дизайн наноманипулятора с атомарной точностью. За изготовка такового устройства назначена премия только из фонда IMM в размере $250,000. Как будет получена система «нанокомпьютер – наноманипулятор» (специалисты предсказывают это в 2010—2020 гг.), можно будет программно произвести очередной таковой же комплекс – он соберет собственный аналог по данной программке, без конкретного вмешательства человека.

Такая «самосборка» именуется репликацией, а репликатор — ассемблером. Бактерии, используя репликативные характеристики ДНК, способны развиваться за считанные часы от нескольких особей до миллионов. Таким макаром, получение ассемблеров в массовом масштабе не востребует никаких издержек со стороны, не считая обеспечения их энергией и сырьем.

Управляемый наноманипулятор – одна из самых нужных вещей в нанотехнологиях

На базе системы «нанокомпьютер – наноманипулятор» можно будет организовать сборочные автоматические комплексы, способные собирать любые макроскопические объекты по заблаговременно снятой или разработанной трехмерной сетке расположения атомов. Компания Xerox в текущее время ведет насыщенные исследования в области нанотехнологий, что наводит на идея о ее стремлении сделать в дальнейшем дубликаторы материи. Комплекс ботов (дизассемблеров) будет разбирать на атомы начальный объект, а другой комплекс (ассемблеры) будет создавать копию, идентичную, прямо до отдельных атомов, оригиналу (специалисты предсказывают это в 2020—2030 гг).

Дерево развития нанотехнологий

Это позволит упразднить имеющийся в текущее время комплекс фабрик, производящих продукцию при помощи «объемной» технологии, довольно будет спроектировать в компьютеризир­ованной системе хоть какой продукт – и он будет собран и размножен сборочным комплексом. Благодаря репликации можно будет наделять отдельные продукты этим свойством, к примеру, нанороботов.

Робот-амеба для освоения планет

Станет вероятным автоматическое строительство орбитальных систем, самособирающихся колоний на Луне и Марсе, их освоение многозвенными роботами-амебами, создание подводных строений в мировом океане, на поверхности земли и в воздухе (специалисты предсказывают это в 2050 гг.). Возможность самосборки может привести к решению глобальных вопросов населения земли: трудности нехватки еды, жилища и энергии. Схематически прогресс нанотехнологий с 2003 по 2050 года представлен на дереве развития нанотехнологий.

Благодаря нанотехнологиям значительно поменяется конструирование машин и устройств – многие части упростятся вследствие новых технологий сборки, многие станут ненадобными. Это позволит конструировать машины и механизмы, ранее труднодоступные человеку из-за отсутствия технологий сборки и конструирования. Эти механизмы будут состоять, на самом деле дела, из одной очень сложной детали.

При помощи механоэлектрических нанопреобразо­вателей можно будет преобразовывать любые виды энергии с огромным КПД и сделать действенные устройства для получения электроэнергии из солнечного излучения с КПД около 90%. Утилизация отходов и глобальный контроль за системами типа «recycling» позволит значительно прирастить сырьевые припасы населения земли. Станут вероятными глобальный экологический контроль, погодный контроль благодаря системе взаимодействующих нанороботов, работающих синхронно.

Искусственный фагоцит может уничтожать чужеродные бактерии и вирусы

Биотехнологии и компьютерная техника, возможно, получат большее развитие благодаря нанотехнологиям. С развитием наномедицинских ботов станет вероятным отдаление людской погибели на неопределенный срок. Также не будет заморочек с перестройкой тела человека для высококачественного роста естественных возможностей. Может быть также обеспечение организма энергией, независимо от того, употреблялось что-либо в еду либо нет.

Разные нейроинтерфейсы и импланты, разработанные на нынешнее время будут существенно усовершенствованы и их био сопоставимость с нервными тканями человека станет еще больше полной. Тогда придет время «настоящей» виртуальной действительности и настоящего взаимодействия с компьютерами через нервную систему человека.

Пока эти нейрочипы и нейроинтерфейсы проходят лабораторные испытания

Благодаря этому компьютерная техника трансформируется в единую глобальную информационную сеть большой производительности, при этом каждый человек будет иметь возможность быть терминалом – через конкретный доступ к мозгу и органам эмоций.

Средства отображения инфы уже пополнились прозрачными и гибкими мониторами на базе нанотрубок либо квантовых точек. Через пару лет с помощью их можно будет воплотить сворачиваемые электрические газеты, обновляемые конкретно через беспроводные сети.

Современные транзисторы уже производятся по технологическому процессу 65 нанометров, а впереди еще несколько переходов до границы в 11 нанометров. Но даже после этой «последней» границы, препятствующей предстоящему уменьшению наноэлектроники, есть путь еще ниже: это квантовые компы и спинтроника.

Гибкие мониторы и электрические газеты – уже не фантастика

Область материаловедения значительно поменяется – появятся т.н. «умные» материалы, способные к мультимедиа-общению с юзером. Также появятся материалы сверхпрочные, сверхлегкие и негорючие (на базе алмазоида).

Что касается сырьевой трудности, то для постройки большинства объектов нанороботы будут использовать несколько часто встречающихся типов атомов: углерод, водород, кремний, азот, кислород, сера, и др. в наименьшем количестве. С освоением населением земли других планет неувязка сырьевого снабжения будет решена.

Таким макаром, на основании прогнозов, нанотехнологии обещают радикальное преобразование как современного производства и связанных с ним технологий, так и людской жизни в целом. Как произнес Ralph Merkle, (Xerox, Palo Alto) «Нанотехнологии произведут такую же революцию в манипулировании материей, какую произвели компы в манипулировании информацией».

Свидиненко Юрий