Pasul următor în nanotehnologie

Cu fiecare an dimensiunile cipul de silicon al calculatorului se reduc la jumătate, iar puterea acestuia se dublează, permiţând dispozitivelor noastre să devină mai mobile şi mai accesibile. Dar ce se va întâmpla când dimensiunile cipurilor nu se vor mai putea reduce? George Tulevski cercetează lumea nevăzută şi necunoscută a nanomaterialelor. Cercetarea sa actuală: dezvoltarea de procese chimice care să constrângă miliarde de nanotuburi de carbon să se asambleze în tiparele necesare pentru a construi circuite, în mod asemănător cu modul în care organismele naturale construiesc structuri complicate, diverse şi elegante. Să fie aceasta calea către noua generaţie de calculatoare?

Să ne imaginăm un sculptor
care face o statuie,

cioplind piatra cu dalta.

Michelangelo descria elegant
procedeul spunând:

„Fiecare bloc de piatră
are o statuie în el,

iar sarcina sculptorului
e să o descopere."

Dar dacă ar fi lucrat în sens invers?

Nu pornind de la un bloc de piatră,

ci de la o grămadă de praf,

lipind cumva toate aceste
milioane de particule

astfel încât să formeze o statuie?

Ştiu că este o idee absurdă.

E probabil imposibil.

Poţi obţine o statuie
dintr-o grămadă de praf

doar dacă statuia se construieşte singură.

Dacă am putea cumva forța
ca milioane de particule

să se unească pentru a forma statuia.

Acum, oricât de ciudat ar părea,

exact asta încerc să fac în laborator.

Eu nu lucrez cu piatră,

lucrez cu nanomateriale.

Acestea sunt obiecte extrem de mici
şi fascinante.

Sunt atât de mici, încât dacă această
telecomandă ar fi o nanoparticulă,

un fir de păr ar fi cât toată încăperea.

Şi ele sunt baza unui domeniu
pe care îl numim nanotehnologie,

despre care sunt sigur că am auzit toţii

şi am auzit de asemenea
cum că va schimba totul.

Când am terminat eu facultatea,

să lucrezi în nanotehnologie
era foarte interesant.

Tot timpul aveau loc noi descoperiri.

Ploua cu conferinţe
şi cu bani de la sponsori.

Şi asta pentru că atunci când
obiectele devin foarte mici,

ele se supun altor reguli ale fizicii
decât obiectele obişnuite,

cum sunt cele cu care interacţionăm noi.

Numim această parte a fizicii:
mecanică cuantică.

Iar acesta presupune faptul
că le putem influenţa

comportamentul în mod precis
doar făcând schimbări aparent minore,

cum ar fi adăugarea
sau înlăturarea câtorva atomi,

sau răsucind materialul.

E ca şi când primeşti o trusă
de scule ultraperformantă.

Te simţi puternic;
simţi că poţi face orice.

Iar noi făceam asta -

noi, adică toată generaţia mea
de absolvenți.

Încercam să facem calculatoare
ultrarapide folosind nanomateriale.

Construiam pilule cuantice
care ar putea într-o zi

să intre în corp și să lupte cu bolile.

Erau chiar grupuri care încercau
să construiască un lift până în spaţiu

folosind nanotuburi de carbon.

Puteţi verifica, e adevărat.

În fine, credeam că va afecta

toate zonele ştiinţei şi tehnologiei,
de la informatică la medicină.

Şi, trebuie să recunosc, am crezut tot.

Chiar tot.

Dar asta era acum 15 ani.

Au avut loc descoperiri și s-au realizat
lucruri foarte importante.

Am învăţat multe.

Nu am putut niciodată să transformăm
această ştiinţă în noi tehnologii -

în tehnologii care să aibă într-adevăr
impact asupra oamenilor.

Şi aceasta pentru că aceste nanomateriale

sunt ca o sabie cu două tăişuri.

Lucrul care le face
atât de interesante -

dimensiunea lor mică -

le face şi imposibil de folosit.

E ca şi cum ai încerca

să construieşti o statuie
dintr-o grămadă de praf.

Şi pur şi simplu nu avem instrumentele
pentru a lucra cu ele.

Şi chiar dacă le-am avea,
nu ar ajuta prea mult,

pentru că nu am putea uni
milioane de particule una câte una

ca să realizăm o instalaţie.

Deci, din acest motiv,
toate visurile şi tot entuziasmul

au rămas doar atât:
visuri şi entuziasm.

Nu avem nanoroboţi care
să se lupte cu bolile,

nu avem lifturi către spaţiu,
şi lucrul care mă interesează

pe mine mai mult,
nu avem noi tehnici de calcul.

Acest ultim aspect e foarte important.

Am ajuns să ne aşteptăm

ca progresul tehnicii de calcul
să fie fără sfârşit.

S-au construit economii
pe baza acestei idei.

Acest progres e determinat
de abilitatea noastră de a adăuga

tot mai multe componente
pe cipul unui calculator.

Și pe măsură ce aceste
dispozitive devin mai mici,

devin mai rapide,
consumă mai puţină energie

şi devin mai ieftine.

Şi aceste lucruri determină
ritmul progresului.

Spre exemplu, dacă aș lua
acel computer cât o încăpere

care a pus trei oameni pe Lună
și i-a adus înapoi

şi l-aş comprima -

dacă aş comprima cel mai performant
calculator al acelor vremuri,

astfel încât să aibă aceeaşi mărime
ca smartphone-ul tău -

cel de acum,

pe care ai dat 300 de dolari
şi pe care îl arunci din doi în doi ani,

acesta ar fi mult mai bun
decât cel de atunci.

Nu te-ar impresiona deloc.

Nu ar putea face nimic
din ce face smartphone-ul tău.

Ar fi încet,

nu ţi-ai putea pune chestii pe el,

poate ai putea să urmărești
vreo două minute dintr-un serial,

asta dacă ai noroc...

(Râsete)

Ideea e că progresul nu e gradat,
ci în salturi.

E exponenţial.

Creşte an după an,

până în punctul în care
dacă compari o tehnologie

dintr-o generaţie cu cea
din generaţia următoare,

sunt aproape de nerecunoscut.

Şi suntem datori faţă de noi înşine
să menţinem acest progres.

Vrem să spunem acelaşi lucru
peste 10, 20, 30 de ani:

priviți ce am făcut în ultimii 30 de ani.

Cu toate astea ştim că acest ritm
nu va dura o veşnicie.

De fapt „petrecerea” pare pe sfârşite.

E un fel de „ultimă strigare".

Dacă scuturi puţin lucrurile,

din multe puncte de vedere,
cum ar fi viteza şi performanţa,

progresul aproape s-a oprit.

Deci, dacă vrem
ca „petrecerea” să continue,

trebuie să facem ce am făcut mereu,

adică să inovăm.

Deci rolul grupului nostru şi misiunea lui

e să inoveze folosind
nanotuburi de carbon,

pentru că credem că pot oferi o cale
de întreținere a acestui ritm.

Sunt, cum sugerează și numele,

tuburi mici şi goale de atomi de carbon,

iar mărimea lor nano,

le conferă nişte proprietăţi
electronice extraordinare.

Şi ştiinţa ne spune că,
dacă le-am putea folosi

în tehnica de calcul,
am putea vedea o îmbunătăţire

a performanţei de până la zece ori.

E ca şi cum ai sări dintr-o dată
peste câteva generaţii.

Deci avem această problemă importantă

şi o soluţie ideală.

Ştiinţa ţipă către noi:

„Asta trebuie să faceți
pentru a rezolva problema!"

Deci, haideţi să începem,

haideţi să facem asta!

Dar ne lovim de acea
sabie cu două tăişuri.

Această „soluţie ideală"
presupune un material

cu care nu putem să lucrăm.

Trebuie să aranjăm miliarde de particule
doar ca să facem un singur cip.

E aceeaşi enigmă,
ca o problemă de nerezolvat.

În acest moment am spus:
„Hai să ne oprim.

Să nu mergem pe calea bătătorită.

Hai să vedem ce lipseşte.

De ce anume nu ne ocupăm?

Ce trebuie făcut şi noi nu facem?"

E ca în filmul Naşul, nu?

Când Fredo îl trădează
pe fratele lui, Michael,

toţi ştim ce trebuie făcut.

Fredo trebuie să dispară.

(Râsete)

Dar Michael amână.

Bine, am înţeles.

Mama lor mai trăieşte
şi nu vrea să o supere.

Noi ne-am întrebat:

„Cine e Fredo în problema noastră?

De ce nu ne ocupăm?

Ce nu facem şi trebuie făcut
pentru a avea succes?"

Şi răspunsul e că statuia
trebuie să se construiască singură.

Trebuie să găsim o cale, cumva,

ca să constrângem, să convingem,
miliarde din aceste particule,

să se asambleze singure.

Nu putem face noi asta,
trebuie să o facă ele.

Şi e calea cea grea, nu e ușor,

dar în acest caz nu se poate altfel.

După câte ne-am dat noi seama,
nu e o problemă foarte neobişnuită.

Doar că noi nu construim nimic aşa.

Oamenii nu construiesc nimic astfel.

Dar dacă ne uităm în jur
– şi sunt exemple peste tot –

Mama Natură construieşte totul
în acest mod.

Totul este construit de jos în sus.

Dacă mergi pe plajă vei găsi
aceste organisme simple

care folosesc proteine,
în principiu molecule,

pentru a construi cu nisip.

Îl iau din mare şi construiesc arhitecturi
extraordinare şi foarte diverse.

Iar natura nu e grosolană ca noi,
care pur şi simplu radem tot.

Ea e elegantă şi inteligentă,

construieşte cu ce are la îndemână,
moleculă cu moleculă,

creând structuri cu o complexitate

şi o diversitate
pe care nici nu o putem imita.

Şi ea lucrează deja cu nanoparticule.

Face asta de sute de milioane de ani.

Noi suntem cei rămaşi în urmă.

Aşa că am hotărât că vom folosi
acelaşi instrument

pe care îl foloseşte natura, adică chimia.

Chimia e unealta lipsă.

Chimia funcţionează în acest caz
pentru că aceste obiecte

de dimensiuni nano
au cam aceeaşi mărime ca moleculele,

aşa că le putem folosi pentru a manipula
aceste obiecte ca şi cu o unealtă.

Exact asta am făcut în laboratorul nostru.

Am creat metode chimice
care transformă mormanul de nisip

în mormanul de nanoparticule,

şi scoate de acolo exact ce ne trebuie.

Apoi putem folosi chimia
pentru a aranja la propriu

miliarde de particule în tiparele necesare
pentru a construi circuite.

Şi pentru că putem face asta,

putem construi circuite
care sunt de multe ori mai rapide

decât cele realizate până
acum cu nanomateriale.

Chimia e unealta lipsă,
iar cu fiecare zi,

ea devine mai performantă şi mai precisă.

În cele din urmă,
sperăm că în câţiva ani

vom reuși să realizăm
una din acele promisiuni inițiale.

Tehnica de calcul e doar un exemplu.

E ceea ce mă interesează
şi în care grupul meu a investit mult,

dar sunt aplicaţii în energie
regenerabilă, în medicină,

materiale de construcție,

unde ştiinţa îţi spune că ar fi bine
să utilizezi nanotehnologii.

Acolo sunt beneficiile majore.

Dar dacă vom face asta,
oamenii de ştiinţă de azi

şi de mâine vor avea nevoie
de instrumente noi,

instrumente precum
cel pe care l-am descris.

Şi vor avea nevoie de chimie.
Asta e ideea.

Frumuseţea ştiinţei e că odată ce dezvolţi
aceste instrumente noi, ele rămân.

Rămân pentru totdeauna

şi oricine, oriunde, le poate folosi
şi poate continua cercetările

pentru a îndeplini
promisiunile nanotehnologiei.

Vă mulţumesc foarte mult
pentru timpul acordat.

(Aplauze)