The next step in nanotechnology | George Tulevski

Translator: Leslie Gauthier Reviewer: Joanna Pietrulewicz

المترجم: محمد سعد معوض المدقّق: Hussain Laghabi

Let's imagine a sculptor building a statue,

دعونا نتخيل نحاتاً يقوم بنحت تمثال،

just chipping away with his chisel.

يحفر الرقاقات بإزميله.

كان لدى (مايكل أنجلو) طريقة أنيقة في وصف ذلك حينما قال،

Michelangelo had this elegant way of describing it when he said,

"Every block of stone has a statue inside of it,

"كل كتلة من الحجر تحمل تمثالاً بداخلها،

و مهمة النحات اكتشاف ذلك"

and it's the task of the sculptor to discover it."

But what if he worked in the opposite direction?

ولكن ماذا لو كان يعمل في الاتجاه المعاكس؟

Not from a solid block of stone,

ليس في كتلة صلبة من الحجر،

but from a pile of dust,

لكن في كومة من الغبار،

somehow gluing millions of these particles together to form a statue.

وبطريقة ما يقوم بلصق الملايين من تلك الذرات معاً ليصنع تمثالاً.

I know that's an absurd notion.

أعلم أنها فكرة سخيفة.

It's probably impossible.

إنها مستحيلة على الأغلب.

الطريقة الوحيدة للحصول على تمثال من كومة من الغبار

The only way you get a statue from a pile of dust

is if the statue built itself --

هي إن قام التمثال ببناء نفسه

if somehow we could compel millions of these particles to come together

لو كنا بطريقة ما قادرين على إجبار الملايين من تلك الذرات على الاجتماع معاً

to form the statue.

لتشكّل التمثال.

Now, as odd as that sounds,

الأن، ورغم غرابة ذلك،

that is almost exactly the problem I work on in my lab.

هذه هي بالضبط تقريباً المشكلة التي أعمل عليها في معملي.

أنا لا أبني بالحجارة،

I don't build with stone,

I build with nanomaterials.

أنا أبني بالمواد النانوية .

They're these just impossibly small, fascinating little objects.

إنها تلك الأشياء المذهلة الصغيرة بشكل لا يمكن تخيله.

They're so small that if this controller was a nanoparticle,

إنها صغيرة جداً لدرجة أنه لو كانت أداة التحكم هذه جزيئاً متناهي الصغر،

a human hair would be the size of this entire room.

فستكون الشعرة البشرية بحجم هذه الغرفة.

And they're at the heart of a field we call nanotechnology,

وهي الأساس فى مجال نسميه تكنولوجيا النانو،

which I'm sure we've all heard about,

وأنا متأكد من كوننا سمعنا به جميعاً،

and we've all heard how it is going to change everything.

وسمعنا جميعاً كيف أنه سيغير كل شيء.

When I was a graduate student,

عندما كنت طالب دراسات عليا،

it was one of the most exciting times to be working in nanotechnology.

كان هذا أحد أكثر الأوقات إثارة للعمل في مجال تكنولوجيا النانو.

There were scientific breakthroughs happening all the time.

كانت هناك اكتشافات علمية تحدث طوال الوقت.

The conferences were buzzing,

كانت المؤتمرات تضجّ،

there was tons of money pouring in from funding agencies.

كانت الكثير من الأموال تصب من المؤسسات الممولة.

And the reason is

والسبب هو

عندما تصبح المواد صغيرة جداً،

when objects get really small,

they're governed by a different set of physics that govern ordinary objects,

فهي تخضع لفيزياء مختلفة عن التي تحكم المواد العادية،

like the ones we interact with.

مثل تلك التي نتعامل معها.

يطلق على هذه االفيزياء (ميكانيكا الكم).

We call this physics quantum mechanics.

وما تخبرك به هو أن بإمكانك ضبط سلوكها بدقة

And what it tells you is that you can precisely tune their behavior

just by making seemingly small changes to them,

بمجرد إجراء تعديلات طفيفة عليها،

like adding or removing a handful of atoms,

مثل إضافة أو إزالة حفنة من الذرات،

أو ثني المادة.

or twisting the material.

It's like this ultimate toolkit.

إنها تشبه حقيبة الأدوات المتكاملة.

You really felt empowered; you felt like you could make anything.

كنت تشعر بالقوة حقاً؛ تشعر أن بإمكانك عمل أي شيء.

And we were doing it --

وكنا نقوم بعمل ذلك

وبـ (كنا) أعني جيلي الكامل من طلبة الدراسات العليا.

and by we I mean my whole generation of graduate students.

We were trying to make blazing fast computers using nanomaterials.

كنا نحاول صنع أجهزة حاسوب فائقة السرعة باستخدام المواد متناهية الصغر.

We were constructing quantum dots

كنا نشيد نقاطاً كمية

that could one day go in your body and find and fight disease.

يمكنها في يوم ما أن تدخل إلى جسدك وتحارب الأمراض.

There were even groups trying to make an elevator to space

حتى أنه كانت هناك مجموعات تحاول صناعة مصعد إلى الفضاء

using carbon nanotubes.

باستخدام أنابيب النانو الكربونية.

You can look that up, that's true.

يمكنكم البحث عن ذلك، إنه حقيقي.

Anyways, we thought it was going to affect

على أي حال، ظننا أن الأمر كان سيؤثر

all parts of science and technology, from computing to medicine.

على جميع أجزاء العلم والتكنولوجيا، من الحوسبة وحتى الطب.

And I have to admit,

ويجب أن أعترف،

I drank all of the Kool-Aid.

لقد اقتنعت بالفكرة تماماً.

I mean, every last drop.

أعني إلى أقصى حد.

But that was 15 years ago,

لكن ذلك كان قبل 15 عاماً،

و ..

and --

fantastic science was done, really important work.

أُنجزت أعمالا علمية عظيمة، أعمالا مهمة حقاً.

We've learned a lot.

وتعلمنا الكثير.

لم نكن قادرين أبداً على ترجمة ذلك العلم إلى تكنولوجيات جديدة

We were never able to translate that science into new technologies --

into technologies that could actually impact people.

إلى تكنولوجيات قادرة على التأثير على الناس فعلاً.

And the reason is, these nanomaterials --

والسبب هو، أن تلك المواد متناهية الصغر

they're like a double-edged sword.

هي مثل السلاح ذو الحدّين.

The same thing that makes them so interesting --

الأمر ذاته الذي يجعلها مثيرة للاهتمام،

their small size --

حجمها الصغير،

also makes them impossible to work with.

يجعلها مستحيلة لأن تعمل بها.

الأمر يشبه حرفياً محاولة بناء تمثال من كومة من الغبار.

It's literally like trying to build a statue out of a pile of dust.

And we just don't have the tools that are small enough to work with them.

ونحن لا نملك الأدوات الصغيرة بما فيه الكفاية للتعامل معها.

But even if we did, it wouldn't really matter,

لكن حتى لو كانت لدينا، فلن يهم ذلك،

because we couldn't one by one place millions of particles together

لأنه لا يمكننا تجميع ملايين الجزيئات معاً واحدة فواحدة

to build a technology.

لبناء التكنولوجيا.

So because of that,

وبسبب ذلك،

كل الوعود وكل الإثارة

all of the promise and all of the excitement

بقيت كما هي: مجرد وعود وإثارة.

has remained just that: promise and excitement.

We don't have any disease-fighting nanobots,

ليست لدينا أية روبوتات نانو مكافحة للأمراض،

there's no elevators to space,

لا توجد مصاعد إلى الفضاء،

and the thing that I'm most interested in, no new types of computing.

وذلك الأمر الذي يثير اهتمامي أكثر من غيره أنه لاتوجد أنواع جديدة من الحوسبة.

وذلك الأمر الأخير، كان مهماً بحق.

Now that last one, that's a really important one.

We just have come to expect

كنا بدأنا نتوقع

أن تستمر عجلة التقدم في مجال الحوسبة بلا نهاية.

the pace of computing advancements to go on indefinitely.

We've built entire economies on this idea.

لقد قمنا ببناء اقتصاد على هذه الفكرة.

And this pace exists

وهذه العجلة موجودة

because of our ability to pack more and more devices

بسبب قدرتنا على جمع أجهزة أكثر وأكثر

onto a computer chip.

داخل شريحة الكومبيوتر.

And as those devices get smaller,

وبينما تزداد تلك الأجهزة صغراً،

they get faster, they consume less power

فإنها تصبح أسرع وتستهلك طاقة اقل

and they get cheaper.

وتصبح أرخص.

And it's this convergence that gives us this incredible pace.

وهذا الالتقاء هو ما يمنحنا وتيرة التقدم المذهلة هذه.

As an example:

كمثال:

if I took the room-sized computer that sent three men to the moon and back

إن أخذت جهاز كومبيوتر بحجم الغرفة والذي قام بإرسال وإعادة ثلاثة رجال من وإلى القمر

and somehow compressed it --

وقمت بضغطه بطريقة ما،

compressed the world's greatest computer of its day,

قمت بضغط أعظم كومبيوتر في العالم في زمنه،

so it was the same size as your smartphone --

ليصبح بنفس حجم هاتفك الذكي،

your actual smartphone,

هاتفك الذكي الفعلي،

that thing you spent 300 bucks on and just toss out every two years,

ذلك الشيء الذي تنفق 300 دولار عليه ثم تتخلص منه كل سنتين،

would blow this thing away.

سوف يزيح ذلك الشيء بعيداً.

You would not be impressed.

لن يذهلك الأمر.

It couldn't do anything that your smartphone does.

لن يتمكن من القيام بأي عمل يقوم به هاتفك الذكي.

It would be slow,

سيكون بطيئاً،

you couldn't put any of your stuff on it,

لن تضع أياً من أشيائك فيه،

من المحتمل أن تتمكن من مشاهدة الدقيقتين الأوليين

you could possibly get through the first two minutes

of a "Walking Dead" episode if you're lucky --

من حلقة "الموتى السائرون" إن كنت محظوظاً

(Laughter)

(ضحك)

The point is the progress -- it's not gradual.

الأمر هو أن التطور لا يحدث تدريجياً.

The progress is relentless.

التطور لا يهمد.

It's exponential.

إنه يتضاعف.

It compounds on itself year after year,

إنه يتراكب على نفسه سنة بعد سنة،

to the point where if you compare a technology

إلى النقطة التي إن قارنت فيها تكنولوجيا

from one generation to the next,

من جيل إلى الجيل التالي،

they're almost unrecognizable.

فلا يمكنك التعرف عليها تقريباً.

And we owe it to ourselves to keep this progress going.

ونحن ندين لأنفسنا بأن نبقي هذا التطور مستمراً.

We want to say the same thing 10, 20, 30 years from now:

نريد أن نقول الشيء ذاته بعد 10، 20، أو 30 عاماً من الآن:

look what we've done over the last 30 years.

انظروا ماذا فعلنا خلال الـ 30 عاماً الماضية.

Yet we know this progress may not last forever.

لكننا نعلم أن هذا التطور قد لايستمر إلى الأبد.

In fact, the party's kind of winding down.

في الحقيقة، فالحفل يوشك على الانتهاء.

يشبه الأمر النداء الأخير لشُرب الكحول، أليس كذلك؟

It's like "last call for alcohol," right?

If you look under the covers,

إن نظرت تحت الأغطية،

طبقاً للعديد من المقاييس مثل السرعة والأداء،

by many metrics like speed and performance,

the progress has already slowed to a halt.

فالتطور قد تباطأ إلى نقطة التوقف بالفعل..

So if we want to keep this party going,

لذلك إن أردنا الاستمرار بالاحتفال،

we have to do what we've always been able to do,

فعلينا القيام بما كنا قادرين على فعله دائماً،

and that is to innovate.

وهو أن نبتكر.

So our group's role and our group's mission

وبالتالي دورنا ومهتنا كمجموعة

is to innovate by employing carbon nanotubes,

أن نبتكر باستخدام أنابيب النانو الكربونية،

because we think that they can provide a path to continue this pace.

لأننا نعتقد أنها تستطيع منحنا طريقا للتقدم بسرعة.

They are just like they sound.

إنها مشابها لاسمها.

They're tiny, hollow tubes of carbon atoms,

إنها صغيرة جدا وأنابيب مجوفة من الذرات الكربونية

and their nanoscale size, that small size,

ومقياسها النانومتري، وبهذا الحجم الصغير،

gives rise to these just outstanding electronic properties.

تعطي تطورا لهذه الخصائص الإلكترونية المتميزة.

And the science tells us if we could employ them in computing,

ويخبرنا العلم أننا إذا طبقنا هذه التقنية فى مجال الحوسبة،

فيمكن أن نحدث تطورا عشرات المرات فى الأداء.

we could see up to a ten times improvement in performance.

It's like skipping through several technology generations in just one step.

إنها بمثابة قفزة من أجيال مختلفة من التكنولوجيا فى خطوة واحدة.

So there we have it.

لذا وقد حصلنا عليها

فعندنا مشكلة حقيقة كبيرة

We have this really important problem

وعندنا بالأساس الحل المثالي.

and we have what is basically the ideal solution.

The science is screaming at us,

يصيّح العلم فينا ويقول،

"This is what you should be doing to solve your problem."

"هذا ما يجب أن تفعله لحل مشكلتك."

So, all right, let's get started,

لذا،حسنا دعونا نبدأ،

هيا نقوم بهذا.

let's do this.

But you just run right back into that double-edged sword.

فمهما تملصت من هذا فإنها فى النهاية سلاح ذو حدين.

هذا " الحل المثالي" يحتوي على مادة يستحيل التعامل معها.

This "ideal solution" contains a material that's impossible to work with.

I'd have to arrange billions of them just to make one single computer chip.

إذا أنه لا بد من ترتيب البلايين من هذه المواد لصنع شريحة حاسوب واحدة.

إنها نفس المعضلة، إنها كهذا المشكلة الأبدية.

It's that same conundrum, it's like this undying problem.

At this point, we said, "Let's just stop.

وفى هذه المرحلة ، نقول هيا نتوقف.

Let's not go down that same road.

لنتوقف عن الاستمرار فى هذا الطريق.

Let's just figure out what's missing.

هيا نكتشف ما الشيء المفقود.

What are we not dealing with?

ما الشيء الذي لم نتعامل معه؟

What are we not doing that needs to be done?"

وما الذي لم نفعله وتحتاج لفعله؟

It's like in "The Godfather," right?

الأمر كفيلم " العراّب" أليس كذلك؟

When Fredo betrays his brother Michael,

عندما خان فريدو أخاه مايكل،

we all know what needs to be done.

نعرف جميعا ما يجب فعله.

Fredo's got to go.

وقد رحل فريدو.

(Laughter)

(ضحك)

But Michael -- he puts it off.

لكن مايكل... وضع حدا للأمر

Fine, I get it.

حسنا، فهمت ذلك.

Their mother's still alive, it would make her upset.

فأمهم لا تزال على قيد الحياة وقد يزعجها ذلك.

We just said,

نحن قلنا

"What's the Fredo in our problem?"

"ما علاقة فريدو بمشكلتنا؟"

وما الذي لم نتعامل معه؟

What are we not dealing with?

What are we not doing,

وما الذي لم نفعله،

لكن يجب فعله لإنجاز هذا النجاح؟

but needs to be done to make this a success?"

And the answer is that the statue has to build itself.

والإجابة: يجب على التمثال أن يبني نفسه.

We have to find a way, somehow,

ويجب أن نجد سبيلا لذلك بطريقة ما،

to compel, to convince billions of these particles

لإجبار أو لإقناع البلايين من هذه الذرات

to assemble themselves into the technology.

لتجمع نفسها في التكنولوجيا.

We can't do it for them. They have to do it for themselves.

لا نستطيع فعل ذلك للذرات بأنفسنا. لكن يجب عليها أن تفعل ذلك بنفسها.

And it's the hard way, and this is not trivial,

وإنه لطريق صعب، وفعل ذلك ليس سهلاً،

but in this case, it's the only way.

لكن فى هذه الحالة، لا يوجد طريق سوى طريق واحد.

Now, as it turns out, this is not that alien of a problem.

الآن، كما تبين أن هذه ليست مشكلة غريبة.

We just don't build anything this way.

لا نبني أي شيء بهذه الطريقة.

People don't build anything this way.

ولا النالس يبنون أي شيء بهذه الطريقة.

But if you look around -- and there's examples everywhere --

لكن لو إذا نظرتم حولكم فهناك أمثلة كثيرة في كل مكان

Mother Nature builds everything this way.

الأم الطبيعة تبني أي شيء حولها بهذه الطريقة.

Everything is built from the bottom up.

كل شيء يُبنى من الأسفل للأعلى.

You can go to the beach,

يمكنكم الذهاب للشاطيء،

you'll find these simple organisms that use proteins --

وستجدون تلك الكائنات الحية البسيطة التي تستخدم البروتين...

basically molecules --

تحديدا الجزيئات...

لتشكل قوالب لما هو في الأساس رمل،

to template what is essentially sand,

هي فقط تنزعه من البحر

just plucking it from the sea

and building these extraordinary architectures with extreme diversity.

وتبني تلك أشكالا معمارية رائعة بهذا التنوع الشديد.

And nature's not crude like us, just hacking away.

والطبيعة ليست بارعة مثلنا، هي فقط تقوم بعملها.

She's elegant and smart,

إنها متحمسة وذكية،

building with what's available, molecule by molecule,

فالبناء بما هو متاح جزيئا بجزيىء،

يصنع هياكل معقدة

making structures with a complexity

and a diversity that we can't even approach.

ومختلفة فلا تستطيع حتى الاقتراب منها

And she's already at the nano.

وهي تعمل بالفعل بتقنية النانو.

إنها هناك منذ مئات الملايين من السنين.

She's been there for hundreds of millions of years.

We're the ones that are late to the party.

نحن الذين تأخرنا فى الاكتشاف.

وبالتالي قررنا أن نستخدم نفس الاداة التى تستخدمها الطبيعة،

So we decided that we're going to use the same tool that nature uses,

and that's chemistry.

وهذه هي الكيمياء.

الكيمياء هي الأداة المفقودة.

Chemistry is the missing tool.

And chemistry works in this case

وتعمل الكيمياء بهذه الحالة

because these nanoscale objects are about the same size as molecules,

لأن هذه الأشياء النانومترية هي تقريبا بنفس حجم الجزيئ،

so we can use them to steer these objects around,

وبالتالي نستطيع استخدامها لتقود تلك الأشياء من حولنا،

أشبه كثيرا بأداة.

much like a tool.

That's exactly what we've done in our lab.

وهذا بالضبط ما فعلنه في مختبرنا.

We've developed chemistry that goes into the pile of dust,

قد طورنا الكيمياء التي تدخل فى كومة من الغبار،

وفي كومة من جزيئات النانو،

into the pile of nanoparticles,

and pulls out exactly the ones we need.

ونسحب الشيء الذي نحتاجه بالضبط.

Then we can use chemistry to arrange literally billions of these particles

فنستخدم الكيمياء لترتيب البلايين من تلك الذرات بالضبط

into the pattern we need to build circuits.

إلى النموذج الذي نحتاجه لبناء دوائر.

And because we can do that,

ولأننا نفعل ذلك،

we can build circuits that are many times faster

نستطيع بناء دوائر تكون أسرع أضعافا مضاعفة

than what anyone's been able to make using nanomaterials before.

أكثر من أي شخص استطاع استخدام مواد النانو من قبل.

Chemistry's the missing tool,

الكيمياء هي الأداة الفقودة،

and every day our tool gets sharper and gets more precise.

وكل يوم تصبح أداتنا حادة وأكثر دقة

And eventually --

وأخيراً...

and we hope this is within a handful of years --

ونأمل أن يحدث هذا في سنين عِددا.

we can deliver on one of those original promises.

يمكن أن نحصل على واحدة من تلك الوعود البديعة.

Now, computing is just one example.

والان،الحوسبة أحد تلك الامثلة.

It's the one that I'm interested in, that my group is really invested in,

وإنها أحد الأشياء التي أهتم بها، وبالفعل تبذل مجموعتي فيها جهدا،

but there are others in renewable energy, in medicine,

لكن هناك أشياء أخرى في الطاقة المتجددة وفي الطب،

in structural materials,

وفي المواد البنائية،

وحيثما يوجد العلم لأنه يحثنا على الاتجاه نحو تقنية النانو.

where the science is going to tell you to move towards the nano.

وأن هذه هي الفائدة الكبرى.

That's where the biggest benefit is.

But if we're going to do that,

لكن إذا لم نستغل فعل ذلك،

the scientists of today and tomorrow are going to need new tools --

فإن علماء اليوم وغداً سيحتاجون إلى أدوات جديدة...

tools just like the ones I described.

فالأدوات كالأشياء التي وصفتها لكم.

And they will need chemistry. That's the point.

وسيحتاجون الكيمياء. وهذا هو الطريق.

The beauty of science is that once you develop these new tools,

فجمال العلم أن تطوروا تلك الأدوات الجديدة،

they're out there.

إنها موجودة هناك بالخارج.

They're out there forever,

إنها هناك بالخارج للأبد،

and anyone anywhere can pick them up and use them,

وأي شخص في أي مكان يستطيع التقاطهم واستخدامهم،

and help to deliver on the promise of nanotechnology.

ويساعد في الوفاء بالوعد في تكنولوجيا النانو.

Thank you so much for your time. I appreciate it.

شكرًا جزيلاً لوقتكم. أقدر لكم ذلك

(تصفيق)

(Applause)