Безграничное будущее: нанотехнологическая революция - [45]

Чтобы создать продукт, «Desert Rose Industries» нужны инструкции по проектированию и компьютерное программное обеспечение для ассемблеров. У Карла и Марии имеется собственная библиотека программного обеспечения, но обычно они покупают или арендуют то, что им нужно, или клиенты отправляют свои собственные программы.

Программное обеспечение, которое прислала Аманда, содержит спецификации для производства аварийного оборудования: набор инструкций для запуска на стандартном настольном компьютере. В течение нескольких минут поступают две копии программного обеспечения от Красного Креста в электронном виде. Перед началом сборки, Карл тщательно проверяет, чтобы убедиться, что основная программа и резервная копия тождественны и не были повреждены при пересылке. Если программы будут готовыми к работе и подтверждены печатью Красного Креста, то настольный компьютер передаст их миллионам небольших компьютеров, выступающих в качестве мастеров, управляющих процессом, на рабочем месте.

Нанокомпьютеры

Если первые примитивные ассемблеры управлялись путем замены молекул, находящихся в растворе вокруг устройства, то для достижения скорости и точности, требуемых для крупномасштабного производства, невозможно обойтись без вычислений. Установка Карла использует комбинацию специализированных молекулярных процессоров и универсальных ассемблеров, контролируемых и управляемых нанокомпьютерами.

Компьютеры еще в 1990-х годах использовали микроэлектронику. Они работали, перемещая электрические заряды по проводящим путям — проводам, по сути, используя их для блокирования и разблокирования потока зарядов в других путях. С помощью нанотехнологий компьютеры будут строиться из молекулярной электроники. Как и компьютеры 1990-х годов, они используют электронные импульсы для создания моделей цифровой логики. Однако, поскольку изготовлены из молекулярных компонентов, то они значительно меньше, чем компьютеры 1990-х годов, и работают намного быстрее и эффективнее. В масштабах нашего моделируемого молекулярного мира компьютерные чипы 1990-х годов похожи на ландшафты, а нанокомпьютеры — на отдельные здания. Настольный компьютер Карла содержит более триллиона нанокомпьютеров, этого достаточно, чтобы управлять всеми микроэлектронными компьютерами двадцатого века.

Еще в темные времена 1980-х годов инженер-исследователь предположил, что нанокомпьютеры могут быть механическими, используя скользящие стержни вместо движущихся электронов, как показано на рисунке 8. Эти молекулярно-механические компьютеры были гораздо проще в разработке, чем будущие молекулярные электронные компьютеры. Они оказали большую помощь в получении некоторого представления о том, что может сделать нанотехнология.

Рисунок 8. МЕХАНИЧЕСКИЙ ТРАНЗИСТОР

Электронный транзистор (вверху) пропускает ток при подаче отрицательного электрического заряда и блокирует ток при подаче положительного заряда. Механический «транзистор» (внизу) позволяет горизонтальному стержню двигаться, когда вертикальный стержень опускается, и блокирует горизонтальный стержень, когда вертикальный стержень поднимается. Подобное устройство может быть использовано для построения логических элементов и компьютеров.

Уже тогда было очевидно, что механические компьютеры будут работать медленнее, чем электронные. Молекулярный электронный компьютер Карла не был бы большим сюрпризом, хотя никто не знал, как его спроектировать. Когда нанотехнологии действительно появились, и люди начали конкурировать в построении лучших компьютеров, молекулярная электроника выиграла гонку технологий. Тем не менее, механические нанокомпьютеры могли бы выполнить все нанокомпьютерные работы в «Desert Rose Industries»: обычное, повседневное молекулярное производство просто не требует наличия самого производительного компьютера.

Для Карла миллионы нанокомпьютеров в молочных водах его строительных резервуарах являются просто продолжением машин на его столе, способных помочь ему управлять своим бизнесом и доставлять готовую продукцию клиентам — или, в случае чрезвычайной ситуации по линии Красного Креста, обеспечивать срочные аварийные поставки. Зарезервировав для этого три отдельных резервуара, Карл может либо построить три различных вида оборудования для Красного Креста, либо использовать их для массового строительства главного в списке Красного Креста: аварийных убежищ для десяти тысяч человек. Программное обеспечение готово, сантехника в порядке, все резервуары со строительными материалами заполняются, в них загружается специальная смесь для этой работы: сборка готова к запуску. «Ладно, — говорит Карл компьютеру, — построй палатки для Красного Креста». Компьютер передает команду нанокомпьютерам. Во всех трех резервуарах нанокомпьютеры устанавливают связь с ассемблерами. Сборка начинается.

Сборка изделий

Некоторые изделия, построенные в «Desert Rose Industries», используют ассемблеры, очень похожие на те, которые мы видели во время экскурсии в моделируемом молекулярном мире музея Силиконовой долины, в первом зале завода. Как видно из моделирования, это большие, медленные, управляемые компьютером механизмы, перемещающие молекулярные инструменты. С нужными программами и оборудованием, снабженным молекулярными инструментами, эти универсальные ассемблеры могут построить почти все, что угодно. Они медленные, хотя и требуют много энергии для работы. В некоторых случаях используются специальные сборочные системы в стиле молекулярной обработки, какие мы видели в подвале моделируемой молекулярной фабрики. Системы специального назначения — это движущиеся ремни и ролики, но без монипуляторов. Это быстрее и эффективнее, но для больших заказов требования к охлаждению ограничивают скорость.