Molekularna nanotehnologija predstavlja sposobnost graditi objekte po atomsko natančnih specifikacijah; sintetizirati kompleksne strukture z uporabo natančnega, mehansko nadzorovanega pozicioniranja posameznih kemičnih gradbenih blokov. Prave nanotehnologije, v obliki v kateri je bila prvotno zamišljena, ne bi smeli mešati z napačno sodobno uporabo pojma za označevanje masovne proizvodnje na nanoravni—tehnologij, ki delujejo na ravni desetin ali stotin nanometrov, vendar ne vključujejo natančnosti na atomski ravni ali natančne specifikacije molekularnih struktur. Prava nanotehnologija bi predstavljala razvoj, ki bi pretresel ves svet, zato si pojma ne bi smeli prisvajati za opis najnovejšega računalniškega čipa; žal pa so vneti kapitalisti, ki poslujejo s tveganim kapitalom, že naredili zmešnjavo, ki se je ne da več razvozlati. Ljudje, ki še vedno razpravljajo o pravi nanotehnologiji običajno uporabljajo pojem molekularna nanotehnologija, da bi se izognili zmedi; ta pojem do sedaj še ni bil zlorabljen.
Čeprav se nanotehnologija verjetno še vedno nahaja nekaj let v prihodnosti, je bila teorija že precej podrobno analizirana. Ena izmed najboljših referenc je Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation. Vsake toliko časa je v časopisih citiran kemik ali fizik, katerega znanje o nanotehnologiji izvira iz preslišanih pogovorov na zabavah s koktajli, kako je glasno razglasil, da je nanotehnologija blazna ideja, ker, na primer, so inženirska pravila na molekularnem nivoju drugačna. Pravzaprav je res, da zakoni na določenem nivoju zahtevajo spremembo pravil na molekularni ravni, vendar pa je bil način te spremembe že precej podrobno analiziran. Če vas kdo poskuša prepričati, da je nanotehnologija nemogoča, ga prosite, naj vam pokaže svoje izračune. Napredna analiza nanotehnologije se je že dolgo tega premaknila od nejasnih argumentov k reševanju enačb in, v nekaj primerih, do specifičnih tehničnih podrobnosti za predlagane sisteme.
Zakaj torej vsa ta kontroverznost? Zato, ker bi bile posledice, če in ko bo molekularna nanotehnologija dejansko pričela obstajati, resnično velikanske. Navadili smo se že na idejo, da računalniki postajajo hitrejši s tem ko se manjšajo, vendar pa v primeru nanotehnologije hitrejši niti približno še ne pove vsega. Predpostavimo, na primer, da zgradimo nanoračunalnik z uporabo diamantnih palic za računalniške elemente, od katerih vsaka obsega nekaj tisoč atomov; palice mehansko pritiskajo druga na drugo in tako implementirajo tranzistorje in logična vrata – dobimo skrajno miniaturiziran abak. V 12. poglavju Nanosystems so združeni deli takšnega sistema, ki so bili analizirani v predhodnih poglavjih, obširno pa so opisane tudi energetske zahteve, odvajanje toplote, termična indukcija in pogostost napak, hitrosti širjenja akustičnih signalov, proženje z urnim signalom, osnovano na nihajočih pogonskih palicah… itd., na koncu poglavja pa pridemo do dejanskih številk: sistem na ravni CPE, ki bi vseboval milijon tranzistorjev, bi se prilegal v 400–nanometrsko kocko, se izvajal pri 1 GHz, in porabil 60 nanovatov. Namizni nanoračunalnik, ki bi porabil 100 vatov napajanja, bi obdelal 1018 ukazov na sekundo. To je milijarda milijard ukazov na sekundo, približno milijardokrat hitreje kot moderni Pentiumov čip in en velikostni red višje od večine ocen moči človeških možganov (1011 nevronov in 1014 sinaps, ki se sprožajo 200 krat na sekundo ~ 1017 operacij na sekundo). Hitrejši nanoračunalnik bi utegnil porabiti sto kilovatov, obdelati 1021 operacij na sekundo—kar je deset tisočkratna moč možganov—in bi se še vedno prilegal v en sam kubični centimeter. (Da, mogoče ga je hladiti.)
Te številke je potrebno vzeti z velikim zrnom soli, vendar se zrno soli tokrat nahaja na nasprotni strani kot običajno—pravi nanoračunalnik bi bil hitrejši, ne počasnejši. Načrt, analiziran v Nanosystems, ima trdne palice, ki se s hitrostjo zvoka premikajo v diamantu, ne zato, ker bi bila t.i. logika palic optimalna za dejanske sisteme, temveč ker je logiko palic enostavno analizirati. Predhodne številke o elektronskih nanoračunalnikih, objavljene nekaj let kasneje, namigujejo nekje na velikostni red 1025 operacij na sekundo za namizni sistem—kar je približno tisoč milijonkratna moč možganov—vendar pa se nanotehnologi še vedno oklepajo razpravljanja o logiki palic ker je bila logika palic obsežno analizirana, domneve pa je enostavno braniti. Vendar pa je logika palic v bistvu nanotehnološki ekvivalent vakuumskih cevi. Nanosystems vsebuje načrt za manipulator s šestimi stopnjami svobode, ki bi uporabljal približno 4 milijone atomov; pri kasnejšem, atomsko natančnem načrtu za manipulator s šestimi stopnjami svobode, se je izkazalo, da potrebuje le 2.596 atomov. Če so ultrahitri nanoračunalniki, ki se jih običajno analizira, ekvivalentni vakuumskim cevem, potem so ustrezne ultrahitre izdelovalne tehnologije ekvivalentne pranim strojem. Vrsta nanotehnologije, ki jo znamo analizirati vnaprej, je kljub svoji ogromni moči v primerjavi s sedanjo tehnologijo zelo okorna in primitivna oblika nanotehnologije. To sploh ne bi smelo biti presenetljivo; sedanja človeška tehnologija preprosto ni impresivna v kozmičnem smislu – niti blizu še nismo mejam tega, kar že sedaj vemo, da je mogoče.
Nanotehnologija se pogosto pojavlja v razpravah o Singularnosti zaradi treh glavnih razlogov. Prvič, kadar so sestavni deli posamezni atomi, svet vsebuje neomejeno zalogo popolno izdelanih, popolnoma medsebojno zamenljivih delov; molekularne tovarne se lahko reproducirajo eksponentno. (Nanosystems zaključuje, da bi bila eno–kilogramska tovarna sposobna zgraditi svojo natančno kopijo iz acetilenske surovine, skupaj z nekaterimi hranljivimi snovmi, v približno tisoč sekundah—t.j., manj kot dvajsetih minutah. Zanko je mogoče v celoti zapreti s črpanjem materiala in energije iz naravnega okolja—biološki organizmi počnejo prav to—vendar pa bi bilo verjetno precej nespametno poskušati kaj takega, dokler se še vedno nahajamo na človeških stopnjah inteligence; obstaja namreč nekaj, kar se imenuje problem sivega zdriza…) Ni potrebno, da bi bile koristi Singularnosti absurdno drage, celo v najzgodnejših fazah; tako kot brezplačno programsko opremo, je samo–replicirajoče tehnologije mogoče ustvariti enkrat, nato pa jih lahko za le majhne dodatne stroške uporabljajo milijoni ali pa milijarde. Drugič, medtem ko lahko molekularna proizvodna tovarna izdeluje popolne kopije same sebe, jo je mogoče programirati, da namesto tega izdeluje izboljšane tovarne. Čas, ki je potreben, da pridemo od prve samo-reproducirajoče se škatle, do najnaprednejše tehnologije, ki jo je sploh mogoče zgraditi iz posameznih atomov, je dvajset minut plus kolikor časa je potrebno za razmišljanje. Hiter razum z nanotehnološkimi prsti lahko gradi, preizkuša in opazuje na ravni, kjer so za dejanja potrebne mikrosekunde, nanosekunde ali celo pikosekunde. Čas, ki je potreben, da pridemo od nanotehnologije, do končnih meja materialnih znanosti—če predpostavimo, da meje sploh obstajajo—bi lahko dejansko znašal nič, vsaj z gledišča sodobnega človeka. Tretjič, celo najbolj primitivna nanotehnologija je še vedno napredna v primerjavi z biologijo. Za izvajanje uploadanja bo morda potrebna zrela nanotehnologija, za skoraj vse drugo pa bi morali biti parni stroji in vakuumske cevi več kot dovolj. Značilna velikost nanonaprave je bistveno manjša od značilne velikosti celice (načrt za to premično in vivo napravo znaša 1 mikron; povprečna celica je velika 10 mikronov), manipulatorji, ki jih vsebuje nanonaprava, pa so še manjši. Za nanonapravo je celica velika, kompleksna struktura, s katere deli je mogoče ravnati in manipulirati. Skoraj vsi medicinski problemi bi postali trivialna opravila: izničevanje virusnih in bakterijskih okužb, odstranjevanje ali celo popravljanje rakavih celic, regeneracija manjkajočih delov telesa, različni izzivi, povezani s preokrenitvijo staranja, in tako dalje. Hrano bi bilo mogoče sintetizirati neposredno iz zemlje in sončne svetlobe (rastline to počnejo počasi in neučinkovito), kar bi bilo dovolj za rešitev—vsaj v materialnem smislu—problema svetovne lakote.
Dejansko je sodobna svetovna lakota v svojem bistvu politični problem, ne pa materialni ali tehnološki izziv; pridelamo namreč dovolj hrane, vendar je ne moremo spraviti mimo različnih vojskovodij, ki si lastijo posamezna ozemlja. Zato je pomembno poudariti, da Singularnost ni zgolj fizična tehnologija, kakor je nanotehnologija; vsebuje namreč inteligenco, pametnejšo od človeške. Podobno bi bila lahko t.i. utility fog sposobna prestreči krogle, izstreljene proti živi tarči—čeprav bi bila morda tudi za to potrebna zrela nanotehnologija—vendar pa je od tod do končanja vseh vojn, zopet, bolj vprašanje Singularnosti kot nanotehnologije. Zgoraj navedene aplikacije podcenjujejo vpliv Singularnosti, oz. največ kar lahko storijo, je, da nudijo spodnjo mejo; opisujejo skupek tehnoloških rešitev srednjega obsega za sedanje pereče probleme, ne nudijo pa obsežnega prehoda na transčloveški življenjski standard. Upload ne potrebuje nanotehnološkega medicinskega zdravljenja. Seveda ne vemo kakšen naj bi dejansko bil post–singularnostni način življenja, vendar zlahka vidimo, da skupek nanotehnoloških zasilnih rešitev ni to.
S Singularitanskega zornega kota je namen razpravljanja o nanotehnologiji dejstvo, da če je mogoče vzpostaviti nadzor nad fizičnim svetom na molekularni ravni, je mogoče rešiti tudi probleme, ki obstajajo na višjih stopnjah organizacije. Mogoče je narediti veliko več kot le rešiti te probleme—reprogramiranje materije je skrajno pretiravanje, če je končni namen le ozdravitev raka. Vendar pa je dobra stran pretiravanja to, da deluje.
Sedaj razmislite še o drugih točkah, ki smo jih navedli zgoraj: nanotehnologija se lahko samo–replicira, značilna hitrost tranzistorjev in nanonaprav pa je zelo hitra v primerjavi z mislimi in biologijo, ki jo poznamo. Ni nujno, da bo vpliv Singularnosti podoben tehnološkim in gospodarskim revolucijam, ki jih poznamo—revolucije, ki so za dovršitev potrebovale leta ali desetletja. Singularnost lahko privzame obliko dobesedne valovne fronte, ki se z neznansko hitrostjo širi iz dobesednega epicentra.
Z zornega kota Singularnosti je nanotehnologija prototipni primer hitre infrastrukture. Nanotehnologija se lahko samo–replicira; fizično manipulacijo postavlja v nov časovni okvir—mikrosekunde namesto sekund—in tako ustvarja ter deluje kot zelo hitra osnova za pridobivanje nadaljnjih ultratehnologij; poleg tega tudi spreminja materijo v informacije, ter v določenem smislu dovoljuje reprogramiranje resničnosti. Če se bo nanotehnologija izkazala za pomembno kot sama po sebi, ali pa samo kot platforma za doseganje tehnologij, ki si jih še ne moremo zamisliti, je za zanjo mogoče trditi, da je v večji meri informacijski kot materialni izziv. Nanotehnologijo bi skoraj zagotovo lahko zgradili z orodji, ki jih imamo danes; le tega ne vemo, kako. Lahko sintetiziramo poljubne sekvence DNK in lahko spreminjamo poljubne dele DNK; ena disketa, če bi le imeli pravo disketo, bi verjetno lahko vsebovala DNK sekvenco, ki bi ustvarila protein. Ta protein pa bi deloval kot zelo primitiven manipulator, ki bi ga bilo s pomočjo akustičnih informacij mogoče usmerjati, da bi ustvaril nanonapravo iz diamantoida. Čeprav tudi sama počasna in primitivna, bi bila ta naprava dovolj prilagodljiva, da bi ustvarila najnaprednejšo nanotehnologijo, za katero bi uporabnik imel atomsko specifikacijo. Lahko traja leta, preden bo človeštvo prehodilo to pot ter prispelo do mokre nanotehnologije, dolgo preden bo doseglo suho nanotehnologijo in morda zavilo v smer kemične sinteze na višji ravni ali mehanične manipulacije na bolj prefinjeni ravni. Manjka nam znanje, ki je potrebno za bližnjice. Še vedno nismo razvozlali problema zlaganja proteinov; namesto, da bi uporabili molekularne tovarne evolucije, bi nam bilo morda lažje, če bi šli po daljši, počasnejši poti in zgradili lastne molekularne tovarne iz nič. Vendar bi bila to človeška zgodba; zgodba o razumih človeške velikosti, ki tečejo pri človeških hitrostih.
Nanotehnologija bo, ali pa morda tudi ne, končna tehnologija in prihodnost morda leži, ali pa tudi ne, v neštetih diamantnih delcih. Bolj kot to, nanotehnologija predstavlja človeško paradigmo materialne tehnologije, potisnjene do svoje končne meje—skoraj popolne moči nad fizičnim svetom. Ker je tehnologija izdelek inteligence, lahko pričakujemo, da bo nanotehnologija ali nekakšna podobna ultratehnologija izdelek Singularnosti. Toda Singularnost v končnem smislu ni povezana z nanotehnologijo; Singularnost je zlom v našem modelu prihodnosti, ki se zgodi s prihodom transčloveške inteligence, ne pa kakršno koli določeno povečanje materialnih zmožnosti. Bistvo razpravljanja o nanotehnologiji je pokazati, da so tehnologije, dostopne izven človeške ureditve, precej močnejše, kot tiste, s katerimi smo se navajeni ukvarjati; lahko obidejo obstoječo človeško infrastrukturo; lahko delujejo v časovnih okvirih, mnogo hitrejših od človeških rok; ter končno lahko tudi nudijo substrat za misli, mnogo hitrejše tako od obstoječih človeških možganov, kot tudi od obstoječe računalniške tehnologije.
Reference
- K. Eric Drexler
- Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation
- Wiley, 1992
- Institute for Molecular Manufacturing
- A Fine-Motion Controller for Molecular Assembly
- Foresight nanotech institute
- Respirocytes, A Mechanical Artificial Red Cell: Exploratory Design in Medical Nanotechnology