Безграничное будущее: нанотехнологическая революция - [17]

Вспомнив о команде «Вау», вы решили вернуться к правильно масштабированной скорости для вашего размера и силы. Сказав «Стандартные настройки!», вы увидите, как скорость распада цепочки белков возрастает, снова превратившись в трудноразличимые размытые объекты.

Наномашины

У ваших ног находится ребристый, окруженный кольцами цилиндрический объект размером с суповую банку — не беспорядочная, свободно свернутая нить, как белок (до того, как он развалился), а твердый объект современной нанотехнологии. Например, такой, как изображен на рис. 1Е. Выбирая его, вы можете сразу же почувствовать, насколько он отличается от белка. В шестеренке все удерживается на месте такими же прочными связями, как те, что нанизывают друг на друга бусинки белковой цепи. Он не может развернуться, и вам придется снова отдавать приказ, чтобы нарушить его идеальную симметрию. Как и в стенке нанокомпьютера, его прочно прикрепленные атомы слегка вибрируют. Рядом есть еще одна шестерня, поэтому вы соединяете выпуклости первой с впадинами второй. Они слипаются, и мягкие, гладкие атомные поверхности позволяют им плавно катиться.

Переходим к нанокомпьютеру, огромному механизму, построенному описанным выше способом. Сквозь его прозрачную стенку можно наблюдать за внутренними работами. Вот вращается электрический двигатель шириной в руку, поворачивая кривошип, который приводит в движение набор колеблющихся стержней, которые, в свою очередь, приводят в движение стержни меньшего размера. Это не похоже на компьютер; это больше похоже на фантазию инженера из девятнадцатого века. Все дело в его древней конструкции — гид сообщил, что первоначальный замысел был частью исследовательского проекта, относящегося к середине 1980-х годов. Механическая конструкция, была позже заменена новейшими электронными разработками, прежде чем у кого-либо нашлись возможности для создания хотя бы прототипа. Эта симуляция основана на версии, созданной любителем много лет спустя.

Механический нанокомпьютер может быть грубым, но он работает, и он намного меньше и эффективнее, чем электронные компьютеры начала 1990-х годов. Стержни скользят взад и вперед, блокируя и разблокируя друг друга, сплетаясь в меняющихся узорах логики. Этот нанокомпьютер — урезанная модель, почти без памяти, бесполезная сама по себе. На рисунке 1D вы видите другой блок — тот, что слева — на котором изображена машина, достаточно мощная, чтобы конкурировать с большинством компьютеров, построенных в 1990 году. Размер этого компьютера одна миллионная метра, но с того места, где вы стоите, он выглядит как блочное десятиэтажное здание. Гид сообщает, что он содержит более 100 миллиардов атомов и хранит столько же данных, сколько комната, полная книг. Вы можете увидеть и систему хранения информации: ряд за рядом стеллажей, содержащих катушки молекулярной ленты, немного похожие на белковую цепь, но с выпуклостями и впадинами, представляющими 1 и 0 компьютерных данных.

Эти нанокомпьютеры кажутся большими и грубыми, но напомню, что вы сейчас стоите на чипе 1990 года, который является частью компьютера, примерно такого же мощного, как и меньший, урезанный нанокомпьютер рядом с вами. Когда вы смотрите на чип, то лучше понимаете, насколько грубыми были вещи несколько десятилетий назад. У ваших ног, в самом маленьком масштабе, чип выглядит очень непрезентабельно. Хотя стенка нанокомпьютера тоже покрыта шишками атомов, но они располагаются последовательно как плитка. А вот поверхность чипа представляет собой беспорядочное нагромождение кусков и неровностей, которые распространяются на десятки шагов во всех направлениях, и заканчиваясь плохо очерченным утесом, отмечающим край одного из транзисторов. За ними вы можете увидеть другие хребты и плато, простирающиеся до горизонта. Они образуют грандиозные, регулярные схемы, схемы компьютера. Горизонт — край чипа — настолько далек, что прогулка туда от центра (как предупреждает гид) займет несколько дней. И эти огромные куски ландшафта считались чудесами миниатюризации двадцатого века?

Клетки и тела

Уже тогда исследования в области молекулярной биологии показали существование меньших, но более совершенных машин, таких как молекулы белка в клетках. Рассмотрим смоделированную человеческую клетку на чипе рядом с меньшим нанокомпьютером. Ее поместили туда, чтобы посетители могли сравнить их размеры. Гид указывает, что симуляция немного обманывает, заставляя клетку действовать так, как будто она находится в водной среде, а не в воздухе. Клетка превосходит по размерам нанокомпьютер, растянувшись по поверхности чипа и поднимаясь в небо, как маленькая гора. Прогулка по природной тропе вокруг ее края проходит через многие транзисторные плато и займет около часа. Одного взгляда достаточно, чтобы показать, насколько клетка отличается от нанокомпьютера или шестеренки: она выглядит органическим объектом, выпячивается и изгибается как капля печени, но ее поверхность лохматая с волнистыми молекулярными цепями.

Подойдя к ее краю, вы можете увидеть, что мембрана, окружающая клетку, жидкая (в то время, как клеточные стенки жесткие, как, например, у растений), и ее молекулы находятся в постоянном движении. Если вы, повинуясь импульсу, просунете руку сквозь мембрану и заглянете внутрь, то можете почувствовать, как отдельные белки сталкиваются и перемещаются во внутренней жидкости клетки, а также нарушают белковую структуру. Где-то внутри находятся молекулярные машины, которые создали все эти белки, но они встроены в бурлящую органическую массу. Когда вы вытаскиваете руку, мембрана моментально закрывается. Жидкая, динамическая структура клетки в значительной степени способна к самовосстановлению. Вот что позволяло ученым проводить эксперименты на клетках старыми, грубыми инструментами двадцатого века: им не нужно было зашивать отверстия, которые они делали, когда копались внутри клеток.