Научная сказка «Карлик Нанос»

Дмитриева Е. В.

Как не правы те, кто думает, будто только во времена Гаруна аль-Рашида, владыки Багдада, водились феи и волшебники, и даже утверждают, будто в тех рассказах о проделках духов и их повелителей, что - можно услышать на базаре, нет правды. Еще и в наши дни встречаются феи и волшебники…

Эта история произошла в одном большом немецком городе.

Физик Фридрих всю свою жизнь посвятил изучению зондового сканирования. Его друзья – немецкий ученый Г. Бинниг и швейцарский физик Г. Рорер - разработали первый в мире сканирующий туннельный микроскоп, включающий немало способов наблюдения, конструирования и контроля структур атомарного масштаба. Острый атомный инструмент – зонд – был способен выполнять несколько функций. Его можно с помощью трехкоординатного пьезоманипулятора перемещать в непосредственной близости от исследуемой поверхности. Фридрих с интересом наблюдал, как острие, подведенное к поверхности на расстоянии порядка размера атома, начинает взаимодействовать с отдельными атомами. Но, к сожалению, туннельный микроскоп был не совсем точным и сложным в работе. Приходилось приближать зонд к исследуемой поверхности и, подав на него небольшое напряжение, добиваться, чтобы через зазор между острием и поверхностью потек слабый туннельный ток, который потом фиксировался компьютером и собирал информацию от точки к точке. Фридрих также изучал поверхности на регистрации силы притяжения между кончиком острия и небольшой областью поверхности. Зонд при этом располагался на микроскопической балке, изгиб которой регистрировался с помощью лазерного пучка света. Но больше всего Фридриха интересовала способность активного инструмента манипулировать и перемещать отдельные атомы и молекулы. Это позволяло экономить электричество, ведь семья Фридриха была отнюдь не богатой.

Его жена – Ханна – была простой продавщицей компакт-дисков в одном из магазинов Германии. Она была женщина опрятная, всегда умело подсказывала покупателям, какая программа им нужна, и у нее всегда было много покупателей, бывали и постоянные клиенты.

У Ханны и Фридриха был сын Якоб – стройный, полноватый мальчик, но вполне симпатичный. Он часто помогал отцу в его экспериментах и разработках, но в основном помогал матери на работе.

Однажды Ханна, как это часто случалось, рассказывала покупателю о преимуществе новых технологий.

- Поверьте, - с жаром говорила она, - гораздо больше перспектив у полностью квантовых компьютеров, которые могут быть построены на совершенно новых принципах! В отличие от классических электронных схем с сосредоточенными параметрами, они будут представлять собой устройства с распределенными параметрами, в которых распараллеливание будет достигать теоретического предела, положенного Природой, от которого современные компьютеры еще очень далеки!

Все это Ханна выпалила на едином дыхании. Якоб, частенько принимавший участие в подобного рода дискуссиях, присоединился к матери.

- Да, мистер, такие компьютеры на основе так называемой быстрой одноквантовой логики смогут обеспечить решение задач, абсолютно недоступных нынешним компьютерам, например – управление экономикой, космическими аппаратами, ядерными реакторами, военными действиями и другими сложнейшими процессами в реальном масштабе времени, - тоном профессионала объяснил мальчик. Ему было всего двенадцать лет, и он ни слова из всего этого не понимал, но, выучив эту фразу, услышанную однажды у отца, постоянно повторял ее, производя впечатление на сверстников. Покупатель, не выдержав натиска, спешно ретировался.

И вдруг к ним подошла какая то миниатюрная старуха с маленькими красными глазками, острым, сморщенным от старости личиком и длинным предлинным носом, который спускался до самого подбородка. Старуха опиралась на костыль, и удивительно было, что она вообще может ходить: она хромала, скользила и переваливалась, точно у нее на ногах были колеса. Казалось, она вот вот упадет и ткнется своим острым носом в землю.

Ханна с любопытством смотрела на старуху. Вот уже без малого шестнадцать лет, как она работала в магазине, а такой чудной старушонки еще ни разу не видела. Ей даже немного жутко стало, когда старуха остановилась возле нее.

— Это вы Ханна, торговка компакт-дисками? — спросила старуха скрипучим голосом, все время тряся головой.

— Да, — ответила жена программиста. — Вам угодно что-нибудь купить?

— Увидим, увидим, — пробормотала себе под нос старуха. — Болванки поглядим, программы посмотрим. Есть ли еще у тебя то, что мне нужно…

Она нагнулась и стала шарить своими длинными коричневыми пальцами по полке с дисками, которые Ханна разложила так красиво и аккуратно. Возьмет диск, поднесет к глазам и бросит на пол, а за ним — другой, третий.

У Ханны прямо сердце разрывалось — до того тяжело ей было смотреть, как старуха обращается с товаром. Но она не могла сказать ей ни слова — покупатель ведь имеет право осматривать диски. Кроме того, она все больше и больше боялась этой старухи.

Переворошив все, старуха выпрямилась и проворчала:

— Плохой товар… Ничего нет из того, что мне нужно. Пятьдесят лет назад было куда лучше!… Тогда вообще компьютеров не было! А теперь ищи эту… как ее? Windows седьмую… Плохой товар! Плохой товар!

Эти слова рассердили маленького Якоба.

— Не смейте так отзываться о маме и ее дисках! — крикнул он. — Перекопали все диски, перемяла ценники корявыми пальцами, так что теперь их никто не купит, и еще ругаетесь, что плохой товар! У нас сам герцогский программист покупает!

Старуха искоса поглядела на мальчика и сказала хриплым голосом:

— Тебе не нравится мой внешний вид? Любишь нанотехнологии? Ну-ну, поглядим, что из тебя получится...

Она все-таки выбрала себе антивирусную программу и сердито посмотрела на Ханну.

— Нанотехнологии… Какой тяжелый коробок! Уж лучше бы уменьшили отдельные элементы и одновременно увеличили их количество на чипе, - невнятно бормотала она. – Нанотехнологии, нанотехнологии… Тьфу! Пусть бы лучше безотходно собирали необходимые изделия из отдельных атомов и молекул. Тогда бы уж много чего поменялось. Мне бы, напрмер, не пришлось нести такую тяжесть… Наноструктурам необходимо ничтожное количество для их производства энергии и сырья, практическая безотходность и экологическая безвредность, возможность создавать очень сложные и вместе с тем очень компактные изделия для электроники, космонавтики, медицине…

- Простите? – удивилась Хана.

Старуха тут же опомнилась и указала на Якоба.

- Я в этих программках не разбираюсь. Пусть твой сынок настроит мне все. Я его хорошо награжу за это.

Якобу очень не хотелось идти, но пришлось повиноваться. Взяв упаковку с диском и инструкцией по установке, он направился вслед за странной покупательницей.

Старуха брела не очень то скоро, и прошел почти час, пока они добрались до какой то дальней улицы на окраине города и остановились перед маленьким полуразвалившимся домиком.

Старуха вынула из кармана какой то заржавленный крючок, ловко всунула его в дырочку в двери, и вдруг дверь с шумом распахнулась. Якоб удивленно вздохнул, а старуха загадочно произнесла:

- Нанотехнология за последние 5–7 лет из небольшого числа разрозненных специальных методов превратилась в обширную взаимосвязанную отрасль деятельности, в которую развитые страны вкладывают громадные средства, создавая наноцентры, открывая новые специальности в университетах, проводя десятки научных конференций в год…

- А… - удивленно начал Якоб, но старуха прервала его на полуслове.

- …А я могу все это и без них… Хе-хе… Получи, что заслужил!

Что произошло дальше – мальчик не помнил. Он просто увидел яркую вспышку света, а потом наступил провал.

Очнулся Якоб от холода: тонкая струйка воды стекала ему прямо за шиворот, а в голове была полная каша. Приподнявшись на локтях, он увидел у себя на нагрудном кармане бирку. Бирка гласила «Карлик НаНос. Экспериментальная модель». Оглядевшись, Якоб увидел, что находится впустой комнате. Осмотревшись повнимательнее, он увидел старый компьютер, на котором мелькали какие-то картинки. Поднявшись на ноги, Якоб едва не потерял равновесие – его нос увеличился в размере, а сам мальчик стал походить на забавного миниатюрного карлика.

- Эй, есть здесь кто? – дрожащим голосом крикнул он.

Тишина. Даже жутко.

Якоб коснулся рукой мерцающего монитора, а в следующий момент на экране возникла странная надпись.

«Приветствую, Карлик НаНос. Теперь ты – новейшая нанотехнология, способная на многое. К чему бы ты ни прикоснулся – все превратиться в нечто новейшее. Ты можешь совершить шаг вперед, а можешь повести за собой великие разрушения. Выбор за тобой. Позволь тебе объяснить, для чего ты нужен:

1) Ясно, что экономики развитых стран, освоившие нанотехнологии, сделают крупный шаг вперед. Изменятся приоритеты и структура производства, потребуются рабочие, инженеры, менеджеры новой формации. Обновление продукции будет происходить очень быстро, так что всем придется непрерывно учиться. В ряде стран уже возникла экономика, самым ценным и прибыльным ресурсом которой являются знания, высокие технологии, а не газ, нефть, лес, запасы которых не бесконечны. Запомни это, НаНос.

2) Объем рынка нанотехнологии через 10–12 лет сравняется с рынком информационных технологий, а потом и обгонит его.

3) Все окружающие нас вещи станут интеллектуальными за счет встраивания в них микрочипов. Они сами станут адаптироваться и оптимизировать режим работы применительно к создавшимся условиям. Иными словами, одежда будет лучше греть или проветриваться, температура и освещение жилища будут подстраиваться под человека, автомобили станут находить оптимальные маршруты перемещения и автоматически избегать столкновений и аварий и т.д. Заманчиво, правда?

4) Лекарства, диагностика, лечение будут более дешевыми и эффективными. Это сделает жизнь человека более здоровой и продолжительной.

5) Средства борьбы с терроризмом, военной угрозой станут более действенными, а жизнь – более безопасной.

6) Станет возможным решение многих задач по освоению космоса микророботами с искусственным интеллектом.

7) В связи с ростом производительности труда увеличится доля свободного времени, которое можно будет потратить на духовное развитие, образование, спорт, развлечения.

Удачи, мальчик!»

Якоб удивленно присвистнул. Теперь он мог изменить все!

Подумав еще пару минут, он выскочил за дверь и бросился прямиком в свой город. Люди, попадавшиеся у него на пути, не замечали карлика или делали вид, что не замечают.

Остановившись посреди улицы, он начертил мелком на земле «Нанороботы».

В ту же секунду воздух задрожал, а один прежде никому не известный ученый задумался об идее создания нанороботов, размер которых был бы сопоставим с размером молекулы. Решив не останавливаться на этом, он создал прообразы самообучающихся и саморазвивающихся роботов с искусственным интеллектом, которые могли довольно многое: убирать помещения, управлять производственными процессами, обследовать поверхность других планет (Марса) и т.п. Для этого они имели разнообразные сенсоры (аналоги глаз, ушей, пальцев человека) для восприятия обстановки и событий в окружающей среде, процессоры для быстрой обработки поступающей информации, гибкие адаптируемые программы для выработки и принятия решений, движители, исполнительные органы (захваты, «руки», скальпели...).

Промышленно выпускаемые роботы пока весьма громоздки, неуклюжи, медлительны, туповаты, если так можно сказать о машине. Перечень задач, которые им можно поручать, пока невелик. А хотелось бы, чтобы они могли заменить человека во всех опасных, вредных или просто рутинных делах. Зачем, например, человеку находиться возле доменной печи, ядерного или химического реактора, рисковать жизнью в открытом космосе, если его можно будет с успехом заменить роботом? А как исследовать изнутри органы человека, мелкие сосуды, не прибегая к хирургической операции, как прицельно доставить микродозу лекарства в нужное место, провести при необходимости хирургическое вмешательство? Все это в принципе можно поручить нанороботам, сочетающим возможности перемещения внутри организма (например, по кровеносным сосудам) со способностями исследователя, диагноста, терапевта, микрохирурга. По частям такие функции уже реализованы в устройствах с габаритами порядка нескольких миллиметров, но они пока не универсальны и не могут проходить в мелкие сосуды, узкие проходы.

Карлик улыбнулся и написал «Нанобиотехнология».

Теперь люди могли с пользой использовать нанообъекты и наноструктуры биологического происхождения. Ими могут быть отдельные органические молекулы или даже клетки, из которых состоит все живое. Стали стремительно развиваться расшифровка геномов различных организмов, в том числе и человека, трансгенная инженерия, т.е. изменение генетических свойств путем замены отдельных генов в молекуле ДНК; использование органических молекул в чипах для электроники; внутриклеточные манипуляции и многое другое. Нанобиотехнологии стали нацелены на разработку принципиально новых лекарств и способов их доставки в необходимую точку, методов диагностики и лечения, на создание высокоэффективных пород сельскохозяйственных животных и сортов растений, гибридных биоэлектронных устройств, сенсоров, анализаторов химического состава воздуха и воды, на нейтрализацию отходов и охрану окружающей среды. И все это сделал он, НаНос!

Но на этом фантазия у мальчика закончилась. Он в недоумении почесал затылок и так и подскочил от радости. Лекарства!

Крупным размашистым почерком он написал это слово, сделав приставку «нано» и затаил дыхание, ожидая какого-нибудь чуда. И чудо произошло.

В одном Южном федеральном университете каким-то магическим образом разработали новую технологию изготовления фармакологических препаратов. Это лекарства, которые воздействуют только на больной орган, к тому же не имеют побочных эффектов. Наногранулы таких лекарств способны проникать внутрь клетки, имея при этом большую по сравнению с классическими лекарствами площадь распространения.

НаНос радостно засмеялся, а затем написал «Авиация» и «Космонавтика».

От мановения его руки в мире как-то незаметно стало развиваться новое направление науки и техники – нанотехнология. Она дает возможность создания более легких и более эффективных летательных аппаратов, уменьшение потребления энергии и приемлемое влияние на окружающую среду. В области аэродинамики стала вестись разработка нанопокрытий, снижающих трение, а в области прочности – использование наноматериалов и нанотехнологий, обеспечивающих многократное увеличеине долговечности, коррозийной и эрозионной стойкости, повышение прочности и живучести конструкций, их возможность к самовосстановлению.

Якоб хотел еще создать какого-нибудь динозавра, чтобы играть с ним, но яркая молния прорезала небо, заставив мальчика зажмуриться, а когда спустя секунду он открыл глаза, то увидел, что вновь стал обычным мальчиком. Исчезла его странная бирка, исчез магический мелок в руке, а рядом с Якобом лежал небольшой сверток, перевязанный красной ленточкой. Недоуменно осмотревшись, сын физика взял сверток и бросился домой – так ему не терпелось рассказать свою удивительную историю превращения в НаНоса.

Вернувшись домой, Якоб позвал родителей, развернул сверток и… чуть не заплакал от разочарования – сверток оказался пустым! Мальчик повертел бесполезный клочок бумаги и уже собирался выбросить его, как вдруг ленточка взмыла в воздух и, совершив красивый пеленг в воздухе, превратилась в современный электронный микроскоп, использующий вместо светового электронный пучок и способный обесцвечивать атомное разрешение. Именно о таком микроскопе мечтал Фридрих!

Физик был вне себя от счастья: он обнял сына и подбросил его под потолок, а Ханна лишь качала головой и улыбалась. Когда все немного успокоились, Якоб попытался рассказать родителям свою историю, но они ему не поверили, списав все на детскую фантазию.

Наутро Ханна попросила сына вернуться к старухе и поблагодарить ее за микроскоп. Но Якоб, прибыв на место, не увидел никакой хижины. Странно? Может быть.

Вот так и вышло, что деяние старухи помогло человечеству добиться высоких результатов в нанотехнологиях.

- А как же все-таки звали старуху? - спросите вы.

Ответим:

– Эволюция. Эволюция человеческого разума.

Используются технологии uCoz