Действительно, при правильной конструкции различие между
ассемблерной системой и репликатором будет заключаться целиком в прог
рамме ассемблера.
Если самовоспроизводящийся ассемблер может сделать свою копию за тыся
чу секунд, то его можно запрограммировать, чтобы он построил что-нибудь е
щё своего размера с той же скоростью. Точно так же тонна репликаторов мож
ет быстро построить тонну чего-нибудь еще Ц и продукт будет иметь все св
ои миллиарды миллиардов миллиардов атомов в правильных местах, только с
очень небольшой долей расположенных ошибочно.
Чтобы понять способности и ограничения этого метода сборки больших объ
ектов, представьте себе плоский лист, покрытый маленькими сборочными ма
нипуляторами Ц может быть армией репликаторов, запрограммированных д
ля строительных работ и выстроившихся правильными рядами. Конвейеры и к
аналы связи за ними снабжают их молекулами для реакций, энергией и инстр
укциями по сборке. Если каждый манипулятор занимает площадь в 100 атомных д
иаметров, то позади каждого ассемблера будет место для конвейеров и кана
лов в сумме приблизительно в 10,000 атомов площади по диагонали поперечного
сечения.
Похоже, этого места достаточно. Место в десять или двадцать атомов ширин
ой может вмещать конвейер (возможно основанный на молекулярных поясах и
шкивах). Канал в несколько атомов шириной может содержать молекулярный с
тержень, который, подобно стержням в механическом компьютере, упомянуты
м в главе 1, будет толкать и тянуть, чтобы передавать сигналы. Все манипуля
торы будут работать вместе для построения широкого, твердую структуру с
лой за слоем. Каждый манипулятор будет ответственен за собственную обла
сть, работающую приблизительно с 10,000 атомами на слой. Лист ассемблеров, обр
абатывающий 1,000,000 атомов в секунду на один манипулятор, закончит приблизит
ельно одну сотню атомных слоев в секунду. Это может казаться слишком быс
трым, но с этой скоростью, наращение толщины с бумажный лист будет занима
ть около часа, а создание плиты толщиной в метр займет в год.
Более быстрые манипуляторы могли бы ускорить сборку до более чем метра в
день, но они выделят больше ненужного тепла. Если они могли бы строить сло
й толщиной в метр за день, высокая температура от одного квадратного мет
ра могла бы поджаривать одновременно сотни бифштексов и могла бы поджар
ить молекулярные машины.
Представьте себе попытку построить дом путём склеивания отдельных зёр
ен песка. Добавление слоя зёрен могло бы занять у машин, склеивающих зёрн
а, так много времени, что выращивание стен дома будет занимать десятилет
ия. Теперь представьте себе, что машины на фабрике вначале склеивают зёр
на в кирпичи. Фабрика может работать сразу с многими кирпичами. С достато
чным количеством машин, склеивающих зёрна, кирпичи могли бы вырастать бы
стро; сборщики стен могли бы далее быстро строить стены, складывая уже со
бранные кирпичи. Аналогично молекулярные ассемблеры будут работать вм
есте с большими ассемблерами, которые будут быстро строить большие объе
кты: машины могут быть любого размера от молекулярного до гигантского. П
ри таком подходе большая часть тепла, выделяемого при сборке будет рассе
иваться далеко от места сборки, при производстве частей.
Строительство небоскрёба и архитектура живого предлагают аналогичный
способ строить большие объекты. Большие растения и животные имеют сосуд
истые системы, сложные системы каналов, которые несут материалы к молеку
лярным машинам, работающим везде в их тканях. Подобным образом после тог
о как сборщики закончат каркас небоскрёба, "сосудистая система" здания
Ц эскалаторы и коридоры, с помощью кранов Ц будут переносить строитель
ные материалы к рабочим по всему внутреннему объёму здания. Сборочные си
стемы также могли бы использовать эту стратегию, вначале возводя леса и
далее работая внутри по всему объёму, соединяя материалы, принесённые по
каналам извне.
Представьте себе этот подход, используемый для «выращивания» большого
двигателя ракеты, работающий внутри чана на промышленном предприятии. Ч
ан Ц сделанный блестящей стали, со стеклянным окном для удобства посети
телей возвышается выше человеческого роста, так как он должен содержать
законченный двигатель. Трубы и насосы связывают его с другим оборудован
ием и к теплообменникам с водяным охлаждением. Это устройство позволяет
оператору пропускать через чан различные жидкости.
Чтобы начать процесс, оператор откидывает крышку чана, и опускает в него
опорную плиту, на которой будет строиться двигатель. Далее крышка опять
плотно закрывается. По нажатию кнопки, насосы затопляют ёмкость густой м
олочной жидкостью, которая затопляет плиту и делает неясным видное в око
шко. Эта жидкость течёт из другого чана, в котором воспроизводящиеся асс
емблеры вырастили и перепрограммировали, заставив их скопировать и рас
пространить новую ленту инструкций (немного похоже на заражение бактер
ии вирусом). Эти новые ассемблерные системы, меньшие чем бактерия, рассеи
вают свет и из-за этого жидкость выглядит молочной. То, что они в жидкости
преобладают, делает её густой.
В центре опорной плиты, глубоко в кружащейся, загруженной ассемблерами ж
идкости, находится «семя». Оно содержит нанокомпьютер с хранящимися пла
нами машины, а на его поверхности находятся места, к которым прикрепляют
ся ассемблеры. Когда ассемблер прилипает к нему, они соединяются друг с д
ругом и семя-компьютер передаёт инструкции компьютеру ассемблера. Это н
овое программирование сообщает ему, где он находится по отношению к семе
ни, и даёт ему команду протянуть свои манипуляторы и зацепить другие асс
емблеры. Далее они подключаются тоже и программируются подобным образо
м. Подчиняясь инструкциям, получаемым от семени (которые распространяют
ся через расширяющуюся сеть ассемблеров) из хаоса жидкости растёт что-т
о вроде кристалла, состоящего из ассемблеров. Так как каждый ассемблер з
нает своё место в плане, он зацепляет другие ассемблеры только когда нео
бходимо. Это образует структуру менее правильную и более сложную, чем ес
тественный кристалл. За несколько часов каркас из ассемблеров вырастае
т так, что уже соответствует планируемой конечной форме ракетного двига
теля.
Тогда насосы чана возвращаются к жизни, заменяя молочную жидкость одино
чных ассемблеров чистой смесью органических растворителей и растворён
ных веществ, включая алюминиевые сплавы, компоненты, обогащённые кислор
одом, и компоненты, служащие в качестве топлива для ассемблеров. По мере т
ого, как жидкость становится более прозрачной, форма двигателя ракеты ст
ановится видимой через окно, напоминая модель в полном масштабе, вылепле
нную в прозрачной белой пластмассе. Затем, сообщение, распространяющеес
я от семени, предписывает нужным ассемблерам освободить своих соседей и
свернуть свои манипуляторы. Они вымываются из структуры быстрой белой л
ентой, оставляя прочную структуру связанных ассемблеров, оставляя тепе
рь достаточно пространства для работы. Очертания двигателя в чане вырас
тают почти прозрачными, с небольшой радужностью.
Каждый остающийся ассемблер, хотя все еще связанный с соседями, теперь о
кружен крошечными заполненными жидкостью каналами. Специальные манипу
ляторы на ассемблерах работают подобно жгутам, подхлестывая жидкость и
способствуя её распространению через каналы. Эти движения, подобно всем
остальным, выполняемым ассемблерами, питаются энергией молекулярных м
ашин, для которых топливо служат молекулы в жидкости. Также как растворё
нный сахар даёт энергию дрожжам, также эти растворённые химические веще
ства дают энергию ассемблерам. Эта текущая жидкость подносит свежее топ
ливо и растворяет сырые строительные материалы; вытекая обратно, она уно
сит выработанное тепло. Сеть коммуникаций распространяет инструкции д
ля каждого ассемблера.
Ассемблеры теперь готовы начать строить. Они должны построить двигател
ь ракеты, состоящий главным образом из труб и насосов. Это означает постр
оить прочные, легкие структуры сложных форм, некоторые из которых способ
ны выдерживать очень высокую температуру, некоторые содержат внутри тр
убки, по которым течёт охлаждающая жидкость. Там, где нужно очень большое
усилие, ассемблеры начинают делать прутки из переплетающихся волокон у
глерода, в их алмазной форме. Из этого они строят структуру, приспособлен
ную, чтобы выдерживать ожидаемый тип нагрузки. Там, где важно сопротивле
ние температуре и коррозии (как на многих поверхностях), они строят анало
гичные структуры из оксида алюминия в его сапфировой форме. В местах, где
нагрузки будут низки, ассемблеры сберегают массу, оставляя более широки
е пустые пространства в структуре. В местах, где нагрузка будет высокой, а
ссемблеры укрепляют структуру до тех пор, пока остающиеся пространства
едва достаточны, чтобы сами ассемблеры могли двигаться. В других местах
ассемблеры кладут другие материалы для того, чтобы образовать сенсоры, к
омпьютеры, моторы, соленоиды и всё остальное, что необходимо.
Чтобы закончить свою работу, они строят стенки, разделяющие остающиеся п
ространства в каналах в почти запечатанные ячейки, затем отходят к после
дним открытым местам и выкачивают оставшуюся внутри жидкость. При запеч
атывании пустых ячеек, они полностью уходят из строящегося объекта и упл
ывают в циркулирующей жидкости. Наконец, чан опустевает, пульверизатор о
мывает двигатель, крышка открывается и внутри возвышается готовый двиг
атель, который сохнет. Его создание потребовало менее дня и почти никако
го человеческого внимания.
На что похож этот двигатель? Это не массивный кусок сваренного и скреплё
нного болтами металла, он без швов, подобный драгоценному камню. Его пуст
ые внутренние ячейки, построенные в ряды, находящиеся примерно на рассто
янии длины волны света друг от друга, имеют побочный эффект: подобно углу
блениям на лазерном диске они преломляют свет, делая различную радужнос
ть подобно той, что делает огненный опал. Эти пустые пространства облегч
ают структуру, уже сделанную из самых лёгких и прочных известных материа
лов. В сравнении с современными металлическими двигателями, этот усовер
шенствованный двигатель будет иметь более чем на 90 процентов меньшую ма
ссу.
Ударьте слегка по нему, и он отзовётся как колокольчик удивительно высок
ого для своего размера тона. Установленный в космическом корабле, сделан
ном тем же способом, он легко поднимет его со взлетно-посадочной полосы в
космос и вернёт снова назад. Он выдерживает длительное и интенсивное исп
ользование, потому что прочные материалы позволили разработчикам вклю
чать большие запасы прочности. Поскольку ассемблеры позволили проекти
ровщикам делать его материал таким, что он при приложении усилия течёт д
о того, как ломается (оплавляя трещины и останавливая их распространение
), двигатель не только прочен, но и износостоек.
При всём своём превосходстве, этот двигатель по сути вполне обычен. В нём
просто заменили плотный металл тщательно устроенными структурами из л
ёгких, прочно связанных атомов. В конечном продукте никаких наномашин не
т.
Более продвинутые проекты будут использовать нанотехнологию более глу
боко. Они могли бы оставлять в создаваемом объекте сосудистую систему дл
я обеспечения ассемблерной и дизассемблерной систем; их можно запрогра
ммировать на восстановление изношенных частей. Пока пользователи снаб
жают такой двигатель энергией и сырьём, он будет обновлять свою собствен
ную структуру. Ещё более продвинутые двигатели также могут быть букваль
но гибкими. Ракетные двигатели работают наилучшим образом, если они могу
т принимать различную форму при различных режимах функционирования, но
инженеры не могут сделать обычный металл прочным, лёгким и при этом гибк
им. С нанотехнологией, однако, структура более прочная чем сталь и более л
ёгкая чем дерево могла бы изменять свою форму, подобно мускулу (работая к
ак мускул по принципу скользящих волокон). Двигатель мог бы тогда расшир
яться, сжиматься и изгибаться таким образом, чтобы обеспечивать требуем
ую силу тяги в требуемом направлении при различных условиях. С запрограм
мированными нужным образом ассемблерами и дизассемблерами, он мог бы да
же глубоко изменять свою структуру через длительное время после того, ка
к покинул чан, в котором рос.
Короче говоря, воспроизводящиеся ассемблеры будут копировать себя тон
нами, потом делать другие продукты, такие как компьютеры, двигатели раке
т, стулья и т. д. Они будут делать дизассемблеры, способные разрушить скал
у, чтобы получить из неё сырьё. Они будут делать коллекторы солнечной эне
ргии, чтобы обеспечивать энергией. Хотя сами они маленькие, строить они б
удут большое. Группы наномашин в природе строят китов, и рассеивают зёрн
а самовоспроизводящихся машин, и организуют атомы в огромные структуры
целлюлозы, выстраивая такого гиганта, как калифорнийское мамонтовое де
рево. Нет ничего удивительного в выращивании ракетного двигателя в спец
иально подготовленном чане. Действительно, лесники, если им дать подходя
щие «семена» ассемблеров, могли бы выращивать космические корабли из зе
мли, воздуха и солнечного света.
Ассемблеры будет способен делать практически всё что угодно из обычных
материалов без использования человеческого труда, заменяя дымящие фаб
рики системами, чистыми как лес. Они в корне преобразуют технологию и эко
номику, открывая новый мир возможностей.

Глава 5. ДУМАЮЩИЕ МАШИНЫ

Мир стоит на пороге второго к
омпьютерного века. Новая технология, выходящая сейчас из лаборатории, на
чинает превращать компьютер из фантастически быстрой вычислительной м
ашины в устройство, которое подражает человеческому процессу мышления,
давая машинам способность рассуждать, производить суждения, и даже учит
ься.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47