Наноботы – реальность или фантастика?

 

Моя личная философия состоит в том, что если нечто не противоречит законам природы, то его создание – вопрос техники и экономики. Конечно, инженерные и экономические проблемы могут быть огромны, что сделает создание этого «нечто» на данный момент непрактичным, но оно все же возможно.

На поверхностный взгляд нанобот прост: это атомная машина с манипуляторами, которая хватает молекулы, разрезает их в заданных точках, а затем сшивает в других. Таким образом, разрезая и склеивая атомы, нанобот может создать почти любую известную молекулу; так фокусник извлекает кролика из шляпы. Кроме того, он может самовоспроизводиться, поэтому достаточно построить всего один нанобот. После этого он возьмет нужное сырье, переварит его и построит миллионы новых наноботов. Таким образом, вероятно, можно запустить вторую промышленную революцию, поскольку стоимость создания новых наноботов при этом резко упадет. Когда‑нибудь, возможно, в каждой семье появится свой агрегат молекулярной сборки, которому можно будет заказать любую вещь.

Но ключевой вопрос заключается в следующем: не противоречат ли наноботы законам природы? В 2001 г. два мечтателя чуть не подрались из‑за ответа на этот принципиальный вопрос. На кону было ни много ни мало представление о будущем технического прогресса. Одну сторону держал покойный Ричард Смолли, нобелевский лауреат по химии и скептик в отношении наноботов. Другую – Эрик Дрекслер, один из отцов‑основателей нанотехнологий. Их титаническое сражение с переменным успехом проходило на страницах нескольких научных журналов с 2001 по 2003 г.

Смолли утверждал, что на атомном уровне на сцену выходят новые квантовые силы, которые делают создание наноботов невозможным. Дрекслер и другие, говорил он, ошибаются в том, что нанобот с его «кусачками» и «руками» сможет работать на атомном уровне. Там появляются новые силы (к примеру, эффект Казимира), заставляющие атомы притягивать или отталкивать друг друга. Он назвал это проблемой «липких толстых пальцев», имея в виду, что «пальцы» нанобота не будут похожи на тонкие изящные пинцеты и щипчики. Квантовые силы будут постоянно мешать, и любое действие будет напоминать попытку сварить металл в перчатках толщиной в несколько десятков сантиметров. Более того, всякий раз при попытке сварить два куска металла они будут либо отталкиваться, либо липнуть к вам, и невозможно будет ухватить хотя бы один как следует.

На это Дрекслер ответил утверждением, что наноботы – вовсе не научная фантастика; они на самом деле существуют. Представьте себе рибосомы в клетках нашего тела. Они необходимы для создания и сваривания молекул ДНК. Они способны резать и сшивать их в нужных точках, что делает возможным создание новых нитей ДНК.

Но Смолли этим не удовлетворился и заявил, что рибосомы – не универсальные машины, способные резать и склеивать все что угодно; они работают только с молекулами ДНК. Более того, рибосомы – это органические химические вещества, которым для ускорения реакции необходимы ферменты и которые способны работать только в водной среде. Транзисторы же сделаны из кремния, а не из воды, так что ферменты там работать не будут, заключил он. Дрекслер, в свою очередь, напомнил, что катализаторы способны работать и без воды. Этот обмен аргументами повторялся несколько раз. В конце дискуссии обе стороны, подобно призовым бойцам, выглядели вконец измотанными. Дрекслер вынужден был признать, что аналогия с рабочими, которые что‑то режут и сваривают, слишком упрощена и что квантовые силы действительно иногда будут вмешиваться в процесс. Но и Смолли вынужден был согласиться с тем, что не в силах отправить противника в нокаут. Природа нашла по крайней мере один способ обойти проблему «липких толстых пальцев» (в случае с рибосомами); возможно, существуют и другие, пока неизвестные.

Несмотря на все дебаты, Рэй Курцвайль убежден, что наноботы – какими бы ни были их «пальцы» – когда‑нибудь смогут формировать не только молекулы, но и все общество. Он так подвел итог: «Я не собираюсь умирать… Я вижу в этом, в конечном счете, пробуждение целой вселенной. Мне кажется, что сейчас эта вселенная сделана, в основном, из тупой материи и энергии, и я считаю, что она проснется. Но если она превратится в благородно‑разумную материю и энергию, я надеюсь в этом участвовать».

Какими бы фантастическими ни казались эти рассуждения, на самом деле это всего лишь начало. Не исключено, что когда‑нибудь сознание освободится не только от своего материального тела, но и получит возможность исследовать Вселенную в качестве чисто энергетического существа. Идея о том, что когда‑нибудь сознание сможет свободно путешествовать среди звезд, – вечная мечта. Каким бы невероятным это ни казалось, не стоит забывать, что такое решение не противоречит законам природы.

 

 

Разум как чистая энергия

 

Идею о том, что когда‑нибудь разум может распространиться по всей Вселенной, физики рассматривают серьезно. Сэр Мартин Риз, королевский астроном Великобритании, написал: «Кротовые норы, дополнительные измерения и квантовые компьютеры открывают перед нами гипотетические сценарии, способные со временем превратить всю нашу Вселенную в “живой космос”!»

Но сможет ли разум когда‑нибудь освободиться от материального тела, чтобы постичь всю Вселенную? Именно эта тема исследовалась в научно‑фантастическом рассказе Айзека Азимова «Последний вопрос». (Сам Азимов говорил, что это самый любимый из написанных им рассказов.) По сюжету когда‑то в будущем, через миллиарды лет, люди поместили свои физические тела в коконы на какой‑то незаметной планете и освободили свой разум для управления чистой энергией всей Галактики. Они тоже воспользовались суррогатами, но это не роботы из стали и силикона, а существа из чистой энергии, способные без труда посещать самые отдаленные уголки Вселенной, пролетая мимо взрывающихся звезд, сталкивающихся галактик и других чудес. Но какого бы могущества ни достигало человечество, оно по‑прежнему беспомощно перед конечной тепловой смертью Вселенной. В отчаянии человечество строит суперкомпьютер, который ответил бы на последний вопрос: можно ли избежать тепловой смерти Вселенной? Этот компьютер настолько сложен, что даже размещать его приходится в гиперпространстве. Тем не менее он отвечает просто, что информации для ответа недостаточно.

Еще через несколько эпох звезды начинают гаснуть, жизнь во Вселенной еле теплится. Вот тут‑то суперкомпьютер находит наконец способ остановить гибель Вселенной. Он собирает по всей Вселенной погасшие звезды, делает из них гигантский космический шар и поджигает. Шар взрывается, и компьютер объявляет: «Да будет свет!»

И стал свет.

Получается, что человечество, освободившееся от своих физических тел, способно сыграть роль Бога и создать новую Вселенную.

На первый взгляд, описанные Азимовым фантастические существа из чистой энергии, свободно путешествующие по Вселенной, представляются невозможными. Мы привыкли думать о людях как о существах из плоти и крови, которые подчиняются законам физики и биологии, живут и дышат на Земле и связаны тяготением нашей планеты. Концепция существа, представляющего собой наделенный сознанием сгусток энергии, способного свободно летать по Галактике и не связанного, в отличие от материальных тел, никакими ограничениями, кажется нам странной.

Тем не менее мечта об исследовании Вселенной, пребывая в чисто энергетической форме, ничем не противоречит законам природы. Представьте себе самую понятную форму чистой энергии – лазерный луч, способный нести громадное количество информации. Сегодня лазерный луч переносит по оптико‑волоконным кабелям триллионы сигналов в виде телефонных звонков, информационных пакетов, видео– и почтовых сообщений, и никого это не удивляет. Когда‑нибудь – возможно, в следующем столетии – мы научимся передавать сознание человека в виде его полного коннектома по мощному лазерному лучу в любой уголок Солнечной системы. Еще лет через сто мы, может быть, научимся отправлять наши коннектомы по световому лучу к звездам.

(Такое возможно благодаря тому, что лазерный луч имеет микроскопическую длину волны, измеряемую в миллионных долях метра. Это означает, что в его волновую структуру можно закачать огромное количество информации. Представьте себе азбуку Морзе. Ее точки и тире можно без труда наложить на волновую структуру лазерного луча. Еще больше информации можно упаковать в луч рентгеновского излучения, длина волны которого меньше размеров атома.)

Один из способов исследования Галактики в обход строгих ограничений, связанных с живой плотью и вообще с материей, состоит в том, чтобы загрузить коннектом в лазерный луч и направить его на Луну, планеты или даже на звезды. Учитывая ударные планы исследования нервных связей мозга, можно предположить, что полный коннектом человека будет получен к концу этого столетия, а коннектом, пригодный для передачи по лазерному лучу, – в следующем.

Лазерный луч, о котором идет речь, будет содержать всю информацию, необходимую для сборки разумного существа с нуля. Хотя на путешествие могут уйти годы, а то и столетия, с точки зрения человека, личность которого зашифрована в лазерном луче, перенос будет мгновенным. Сознание будет, по существу, заморожено в луче, и перенос на другой конец Галактики произойдет для него в мгновение ока.

Таким образом мы избежим всех неудобств, связанных с межпланетными и межзвездными путешествиями. Во‑первых, не нужно будет строить колоссальных ракет; достаточно просто включить лазер. Во‑вторых, ваше тело не будет испытывать перегрузок при ускорении; вместо этого вы как нематериальный объект мгновенно разгонитесь до скорости света. В‑третьих, вам не будут грозить опасности открытого космоса (метеоры и смертельно опасное космическое излучение): астероиды и излучение будут свободно пролетать сквозь вас, не причиняя вреда. В‑четвертых, вам не придется замораживать тело, чтобы проспать скучные годы путешествия в традиционной ракете; вы просто пронесетесь по космосу на максимально возможной в природе скорости и не заметите этого.

В месте назначения вас должна будет встретить приемная станция, способная перенести информацию из лазерного луча в компьютер, который вернет разумное существо к жизни. Код, записанный когда‑то в структуру лазерного луча, теперь возьмет на себя контроль над компьютером и изменит его программу. Коннектом заставит компьютер начать моделирование будущего для достижения своих целей (т. е. осознает себя).

Сознание, проснувшееся внутри компьютера, направит беспроводной сигнал роботизированному суррогатному телу, которое ожидало прибывшего в месте назначения. Таким образом, мы внезапно «проснемся» на далекой планете или звезде, как будто перенос прошел в мгновение ока, в роботизированном теле нашего суррогата. При этом все сложные вычисления производятся в большом стационарном компьютере, управляющем движениями суррогата, а сами мы даже не замечаем космического переноса со всеми его опасностями; для нас как будто ничего не произошло.

А теперь представьте обширную сеть таких станций, раскиданных по всей Солнечной системе или же по всей Галактике. С нашей точки зрения прыжки со звезды на звезду будут проходить почти без усилий (по впечатлению – мгновенно, в реальности – со скоростью света). На каждой станции прибывшего будет ждать роботизированный суррогат, в тело которого можно будет вселиться, как сегодня можно, приехав в новое место, вселиться в забронированный гостиничный номер. Так что в пункте назначения мы будем появляться свежими и в сверхчеловеческом теле[19].

Тип суррогатного роботизированного тела, ожидающего нас в пункте назначения, должен зависеть от характера миссии. Если вы летите исследовать новый мир, то суррогатному телу придется работать в жестких условиях. Возможно, ему придется приспосабливаться к другому тяготению, ядовитой атмосфере, сверхнизким или сверхвысоким температурам, другому режиму смены дня и ночи или смертельно опасному излучению. Чтобы выжить в таких условиях, суррогатному телу не обойтись без сверхсилы и сверхчувств.

Если же суррогатное тело нужно вам исключительно для отдыха, то и дизайн у него должен быть совсем другой. Такое тело должно обеспечивать максимальное удовольствие от преодоления пространства на лыжах, досках для серфинга, кайтах, планерах и любых других средствах передвижения или от других видов физической активности (скажем, от удачного удара битой, ракеткой или просто ногой по мячу).

Можно предположить, что вашим заданием будет внедрение в местное общество и изучение аборигенов; тогда, конечно, суррогат должен будет точно повторять телесные особенности местного населения (как в фильме «Аватар»).

Следует признать, что для создания сети лазерных приемных станций потребуется, вероятно, сначала добраться до всех этих планет и звезд традиционным способом, на обычных ракетных кораблях. Только тогда можно будет строить первую волну приемных станций. (Может быть, самым быстрым, дешевым и эффективным способом создания межзвездной сети могла бы стать отправка во все уголки Галактики самовоспроизводящихся роботизированных зондов. Поскольку зонды эти способны к самокопированию, то, построив один, через множество поколений можно получить миллиарды зондов, разлетающихся во всех направлениях, причем каждый из них построит в конечной точке приемную лазерную станцию. Мы поговорим об этом в следующей главе.)

После того как сеть будет создана, можно представить себе, что Галактика наполнится потоками разумных существ, и в любой момент в самой отдаленной ее точке можно будет увидеть толпы прибывающих и отбывающих. Любая лазерная станция в этой сети будет выглядеть, как большой вокзал.

Как бы фантастично ни выглядела сегодня подобная картина, фундаментальная физика этой концепции уже достаточно хорошо проработана. Мы уже сегодня можем поместить в лазерный луч огромное количество информации, переслать ее через тысячи километров, а затем расшифровать. Так что основная проблема здесь не в теоретической физике, а в чисто технических инженерных препятствиях. Вероятно, только в следующем веке мы научимся отправлять полный коннектом человека по лазерному лучу, достаточно мощному, чтобы достичь других планет. На то, чтобы отправить человеческое сознание к звездам, потребуется, возможно, еще лет сто.

Чтобы посмотреть, насколько это все реально, полезно проделать несколько простых вычислений, что называется, «на салфетке». Первая проблема состоит в том, что фотоны в тонком лазерном пучке, хоть и кажутся идеально одинаковыми, движутся все же по чуть расходящимся траекториям. (В детстве я светил фонариком на Луну и гадал, доходит ли до нее мой свет. Правильный ответ: да, доходит. До 90 % первоначального луча поглощает атмосфера, а что‑то из оставшегося и правда доходит до Луны. Но настоящая проблема в том, что световое пятно от фонарика на Луне имеет несколько километров в поперечнике. Все дело в принципе неопределенности: даже лазерный луч должен медленно расходиться. Поскольку вы не можете знать, где в точности расположен лазерный луч, он, по законам квантовой физики, должен медленно расходиться со временем.)

Но передавать по лучу наши коннектомы на Луну особого смысла не имеет. Проще остаться на Земле и управлять лунным суррогатом по радио; задержка прохождения команды составит около секунды. Ощутимая польза от этой технологии будет при управлении суррогатами на дальних планетах, так как радиосообщение будет идти до суррогата от нескольких минут до нескольких часов. Чтобы отдать суррогату серию радиокоманд, когда после каждой команды, прежде чем отправлять следующую, нужно получить ответ, придется потратить, может быть, не один день.

Если мы захотим отправить лазерный луч на одну из дальних планет, нам сначала придется установить на Луне – далеко за пределами атмосферы, чтобы сигнал не поглощался воздухом, – батарею лазеров. Лазерный луч, отправленный на одну из планет Солнечной системы с Луны, прибудет на место через несколько минут или часов. Если он доставит туда коннектом, то управлять суррогатом можно будет непосредственно на месте, без всяких задержек.

Организовать в Солнечной системе сеть лазерных станций станет возможно, вероятно, к концу века. Но, если мы задумаемся об отправке коннектомов к звездам, проблем прибавится. Нам, наверное, придется ставить передающие станции на астероидах и дополнительные станции по пути, чтобы усилить сигнал, очистить его от помех и переслать на следующую станцию. Потенциально для этого можно было бы использовать кометы, уходящие далеко от Солнца в направлении соседних звезд. К примеру, на расстоянии около светового года от Земли (т. е. на расстоянии, составляющем четверть расстояния до ближайшей звезды) располагается облако Оорта[20]. Это сферическая оболочка из миллиардов комет, многие из которых неподвижно висят в пустом пространстве. Вероятно, аналогичное кометное облако окружает и звездную систему в созвездии Центавра, нашем ближайшем соседе. Считая, что это облако находится от своей звезды тоже на расстоянии светового года, получим, что уже половина расстояния до ближайшей звезды содержит стационарные кометы, на которых можно построить промежуточные лазерные передающие станции.

Еще одна проблема – объем информации, которую необходимо передать по лазерному лучу. По мнению доктора Себастьяна Сеунга, полное количество информации в одном коннектоме составляет приблизительно 1 зеттабайт (1020). Это примерно соответствует всей информации, содержащейся на сегодняшний день во Всемирной паутине. А теперь представьте себе батарею лазеров, выстреливающих в пространство лучи с этакой горой информации. Оптическое волокно способно пропускать терабайты (1011) информации в секунду. За следующие 100 лет развитие техники хранения информации, сжатия данных и объединения лазерных лучей в пучок приведет, вероятно, к увеличению эффективности передачи данных в миллион раз. Это означает, что на передачу информации, содержащейся в мозге человека, будет уходить несколько часов.

Проблема не просто в количестве информации, которое можно переслать по лазерному лучу. В принципе, такой луч может нести в себе неограниченное количество информации. Узкими местами станут приемные и передающие станции на том и другом конце – они должны быть оборудованы ключами, позволяющими манипулировать информацией с невероятной скоростью. Быстродействия кремниевых транзисторов для работы с такими объемами данных может и не хватить. Вместо этого нам, возможно, придется использовать квантовые компьютеры, основой которых служат не кремниевые транзисторы, а отдельные атомы. В настоящее время квантовые компьютеры только зарождаются, но к следующему столетию они могут стать уже достаточно мощными, чтобы справиться с зеттабайтами информации.

 

⇐ Предыдущая48495051525354555657Следующая ⇒

Поделиться: