The next step in nanotechnology | George Tulevski

Translator: Leslie Gauthier Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Let's imagine a sculptor building a statue,

בוא נדמיין פסל יוצר פסל,

just chipping away with his chisel.

הוא חוצב עם המפסלת.

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

מיכאלאנג'לו תיאר זאת יפה כאשר אמר,

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

"בכל גוש סלע מסתתר פסל,

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

וזה תפקידו של הפסל לחשוף אותו."

But what if he worked in the opposite direction?

אך מה אם היה עובד בכיוון ההפוך?

Not from a solid block of stone,

לא מגוש סלע מוצק,

but from a pile of dust,

אלא מערמת חצץ ואבק,

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

מדביק מליוני חלקיקים בכדי ליצור פסל.

I know that's an absurd notion.

אני יודע שזהו רעיון לא הגיוני.

It's probably impossible.

על פניה, המטלה נראית בלתי אפשרית.

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

הדרך היחידה לקבל פסל מערמת אבק

is if the statue built itself --

היא אם הפסל היה בונה את עצמו --

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

אם היינו מסוגלים לשכנע את מליוני החלקיקים לחבור יחדיו

to form the statue.

כדי ליצור פסל.

Now, as odd as that sounds,

וככל שזה נשמע מוזר,

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

זוהי בדיוק הבעיה עליה אני עובד במעבדתי.

I don't build with stone,

אני לא בונה באבן,

I build with nanomaterials.

אני בונה בעזרת ננו-חומרים.

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

אלו חלקיקים זעירים ומרתקים,

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

הם כל כך קטנים שאם שלט זה היה ננו-חלקיק,

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

שערה אחת מראשי הייתה בגודל החדר הזה.

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

וחלקיקים אלו נמצאים בלב השדה אותו אנו מכנים ננו-טכנולוגיה,

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

שאני משוכנע שכולכם שמעתם עליו,

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

וכולנו שמענו איך הוא הולך לשנות הכל.

When I was a graduate student,

כשהייתי סטודנט לתואר שני,

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

זה היה זמן מרגש לעבוד בננו טכנולוגיה.

There were scientific breakthroughs happening all the time.

פריצות דרך מדעיות התרחשו כל הזמן.

The conferences were buzzing,

אסיפות רחשו,

there was tons of money pouring in from funding agencies.

כסף רב נשפך כדי מסוכנויות מימון.

And the reason is

והסיבה היא

when objects get really small,

כאשר חפצים נהיים ממש קטנים,

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

הם נשלטים על ידי מערכת פיזיקלית שונה מזו של חפצים רגילים

like the ones we interact with.

כמו זו שאיתה אנו באים במגע.

We call this physics quantum mechanics.

אנו קוראים לפיזיקה זו מכניקת הקוונטים,

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

והיא אומרת שאנו יכולים לכוון את התנהגותם בדיוק רב

just by making seemingly small changes to them,

על ידי שינויים קטנים,

like adding or removing a handful of atoms,

כמו הוספה או החסרה של כמה אטומים,

or twisting the material.

או פיתול החומר.

It's like this ultimate toolkit.

היא כמו ארגז הכלים המושלם.

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

הרגשנו מועצמים, כאילו אנו יכולים לעשות הכל.

And we were doing it --

ועשינו את זה --

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

ובאנחנו אני מתכוון כל דור הסטודנטים שלי.

We were trying to make blazing fast computers using nanomaterials.

ניסינו ליצור מחשבים סופר מהירים על ידי שימוש בננו-חומרים.

We were constructing quantum dots

בנינו נקודות קוונטום

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

שיום אחד ייכנסו לגופכם ויילחמו במחלות.

There were even groups trying to make an elevator to space

היו קבוצות שניסו ליצור מעלית לחלל

using carbon nanotubes.

על ידי שימוש בננו-צינורות מפחמן.

You can look that up, that's true.

אתם יכולים לחפש את זה, זה אמיתי.

Anyways, we thought it was going to affect

בכל אופן, חשבנו שזה ישפיע

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

על כל תחומי הפיזיקה והטכנולוגיה, ממחשוב ועד רפואה.

And I have to admit,

ואני חייב להודות,

I drank all of the Kool-Aid.

שתיתי מהבאר הזו בצימאון.

I mean, every last drop.

אני מתכוון, כל טיפה.

But that was 15 years ago,

אבל זה היה לפני 15 שנים,

and --

ו --

fantastic science was done, really important work.

מדע מדהים נעשה, עבודה באמת חשובה.

We've learned a lot.

למדנו הרבה.

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

לא הצלחנו לתרגם את המדע הזה לטכנולוגיות חדשות --

into technologies that could actually impact people.

לטכנולוגיות שישפיעו על אנשים.

And the reason is, these nanomaterials --

והסיבה היא שננו-חומרים

they're like a double-edged sword.

הם כמו חרב פיפיות.

The same thing that makes them so interesting --

מה שהופך אותם למעניינים

their small size --

גודלם הזעיר

also makes them impossible to work with.

גם הופך אותם לבלתי אפשריים לעבודה

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

זה באמת כמו לנסות לבנות פסל מערמת אבק

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

ואין לנו כלים קטנים מספיק לעבוד איתם

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

אבל אפילו אם היו לנו זה לא היה משנה

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

כי אנו לא מסוגלים לחבר מליוני חלקיקים ביחד

to build a technology.

כדי לבנות טכנולוגיה

So because of that,

ולכן

all of the promise and all of the excitement

כל ההבטחה וכל ההתרגשות

has remained just that: promise and excitement.

נשארו כך, הבטחה והתרגשות.

We don't have any disease-fighting nanobots,

אין לנו ננו-רובוטים לוחמים במחלות

there's no elevators to space,

אין מעלית לחלל

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

ובתחום העניין שלי, אין סוגים חדשים של מחשוב

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

הנושא האחרון הוא ממש חשוב.

We just have come to expect

הגענו למצב בו אנו מצפים

the pace of computing advancements to go on indefinitely.

שהשיפור המהיר של מחשוב יימשך לנצח

We've built entire economies on this idea.

בנינו כלכלות שלמות סביב הרעיון.

And this pace exists

וקצב זה קיים

because of our ability to pack more and more devices

כי אנו מסוגלים לדחוס יותר ויותר מכשירים

onto a computer chip.

לתוך שבב מחשב.

And as those devices get smaller,

וככל שהמכשירים קטנים,

they get faster, they consume less power

הם מהירים יותר, צורכים פחות חשמל

and they get cheaper.

והם זולים יותר.

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

וההתאחדות הזו היא שמאפשרת את הקצב המדהים הזה.

As an example:

לדוגמא:

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

אם אקח את המחשב בגודל חדר ששלח שלושה אנשים לירח

and somehow compressed it --

והייתי דוחס אותו

compressed the world's greatest computer of its day,

דוחס את המחשב החזק ביותר בזמנו

so it was the same size as your smartphone --

כדי שיהיה באותו גודל של טלפון חכם

your actual smartphone,

הטלפון שלכם

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

זה ששלמתם עליו 2000 ש"ח וזרקתם אחרי שנתיים

would blow this thing away.

עולה על המחשב הזה בהרבה.

You would not be impressed.

הוא לא היה מרשים אתכם.

It couldn't do anything that your smartphone does.

הוא לא יכל לעשות שום דבר שהטלפון שלכם עושה.

It would be slow,

הוא יהיה איטי,

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

לא הייתם יכולים לשים עליו מידע,

you could possibly get through the first two minutes

אולי הייתם מסוגלים לראות את שתי הדקות הראשונות

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

של "המתים המהלכים" אם היה לכם מזל

(Laughter)

(צחוק)

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

הנקודה היא שההתקדמות היא לא הדרגתית

The progress is relentless.

ההתקדמות היא חסרת מעצורים

It's exponential.

היא אקספוננציאלית

It compounds on itself year after year,

קצב ההתקדמות מתגבר משנה לשנה,

to the point where if you compare a technology

לנקודה בה אם תשוו טכנולוגיה

from one generation to the next,

מדור לדור

they're almost unrecognizable.

השינוי בלתי ניתן לתיאור

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

ואנו חייבים לעצמנו להיות מסוגלים להמשיך בקצב הזה

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

אנו רוצים להגיד אותו דבר בעוד 10, 20, 30 שנה מהיום:

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

תראו מה עשינו ב30 שנה האחרונות.

Yet we know this progress may not last forever.

אבל אנו יודעים שההתקדמות לא תימשך לעד.

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

למעשה, המסיבה מתחילה להיגמר.

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

זה כמו "סיבוב אחרון" נכון?

If you look under the covers,

אם מסתכלים מתחת למכסה,

by many metrics like speed and performance,

בהרבה משתנים, כמו מהירות וביצועים,

the progress has already slowed to a halt.

ההתקדמות כבר נעצרה.

So if we want to keep this party going,

אז אם אנחנו רוצים שהמסיבה תימשך.

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

עלינו לעשות מה שתמיד יכולנו לעשות

and that is to innovate.

וזה לחדש.

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

אז התפקיד והמטרה של הקבוצה שלנו

is to innovate by employing carbon nanotubes,

זה לחדש על ידי שימוש בננו-צינורות פחמן,

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

אנו חושבים שהם המפתח לשימור הקצב

They are just like they sound.

הם בדיוק כפי שהם נשמעים

They're tiny, hollow tubes of carbon atoms,

הם צינורות זעירים, חלולים, מאטומי פחמן

and their nanoscale size, that small size,

וגודלם הזעיר בקנה מידה ננו

gives rise to these just outstanding electronic properties.

מייצר תכונות אלקטרוניות יוצאות דופן

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

והמדע אומר לנו שאם נצליח להשתמש בהם במחשוב

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

נראה שיפור של עשרת מונים בביצועים

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

זה יהיה כמו לקפוץ כמה דורות בצעד אחד.

So there we have it.

אז ככה זה.

We have this really important problem

יש לנו בעיה ממש חשובה

and we have what is basically the ideal solution.

ויש לנו מה שנראה כמו הפתרון האידיאלי

The science is screaming at us,

המדע צועק לנו

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

"זה מה שעליכם לעשות כדי לפתור את הבעיה."

So, all right, let's get started,

ובכן בואו נתחיל

let's do this.

קדימה לדרך

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

אבל מיד חוזרים לחרב הפיפיות.

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

ה"פתרון האידיאלי" מכיל את החומר שאי אפשר לעבד.

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

אצטרך לסדר מליארדים מהם רק כדי לייצר שבב.

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

זו אותה חידה זו אותה בעיה בת אלמוות

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

בנקודה הזו אמרנו "בואו נפסיק.

Let's not go down that same road.

בואו לא נמשיך באותה דרך.

Let's just figure out what's missing.

בואו נבין מה חסר.

What are we not dealing with?

עם מה אנו מתמודדים?

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

מה אנחנו לא עושים שעלינו לעשות?"

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

זה כמו ב"הסנדק" נכון?

When Fredo betrays his brother Michael,

כשפרדו בוגד באחיו מייקל,

we all know what needs to be done.

כולנו יודעים שצריך לעשות זאת.

Fredo's got to go.

פרדו חייב ללכת.

(Laughter)

(צחוק)

But Michael -- he puts it off.

אבל מייקל -- הוא דוחה את זה.

Fine, I get it.

טוב, אני מבין.

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

אמא שלהם עדיין חיה, זה יפגע בה.

We just said,

פשוט אמרנו,

"What's the Fredo in our problem?"

"מהו הפרדו בבעיה שלנו?

What are we not dealing with?

עם מה אנחנו לא מתמודדים?

What are we not doing,

מה אנחנו לא עושים,

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

אבל צריך להיעשות כדי להגיע להצלחה?"

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

התשובה היא שהפסל יבנה את עצמו

We have to find a way, somehow,

עלינו למצוא דרך כלשהי

to compel, to convince billions of these particles

לשכנע מליארדי חלקיקים

to assemble themselves into the technology.

לבנות את עצמם לטכנולוגיה.

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

אנחנו לא יכולים לעזור להם עליהם לעשות זאת לבד.

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

וזו הדרך הקשה, וזה לא שיגרתי,

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

אבל זו הדרך היחידה.

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

אבל, למען האמת, זה לא פתרון כל כך מוזר.

We just don't build anything this way.

אנחנו פשוט לא רגילים לבנות כך.

People don't build anything this way.

אנשים לא בונים כך.

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

אבל אם מסתכלים סביב-- ויש דוגמאות לכך מכל עבר --

Mother Nature builds everything this way.

אמא טבע בונה הכל בצורה הזו.

Everything is built from the bottom up.

כל דבר נבנה מלמטה למעלה.

You can go to the beach,

אתם יכולים ללכת לחוף,

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

תמצאו אורגניזמים פשוטים שמשתמשים בחלבון --

basically molecules --

מולקולות בפשטות --

to template what is essentially sand,

כדי ליצור תבניות של חול

just plucking it from the sea

פשוט מוציאים אותו מהים

and building these extraordinary architectures with extreme diversity.

ובונים בעזרתו מבנים מגוונים ומדהימים

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

הטבע לא גס כמונו, חוצב בכל דבר.

She's elegant and smart,

הוא אלגנטי וחכם,

building with what's available, molecule by molecule,

בונה עם חומרים נגישים, מולקולה אחר מולקולה,

making structures with a complexity

יוצר מבנים בעלי מורכבות

and a diversity that we can't even approach.

ובעלי גיוון, שהם מחוץ להישג ידינו.

And she's already at the nano.

והטבע כבר בננו.

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

הוא היה שם מאות מליוני שנים.

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

אנחנו אלו שמאחרים למסיבה.

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

אז החלטנו להשתמש באותם כלים כמו הטבע

and that's chemistry.

וזו הכימיה.

Chemistry is the missing tool.

כימיה היא הכלי החסר.

And chemistry works in this case

וכימיה עובדת במקרה הזה

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

כי החומרים האלה הם בסדר גודל של מולקולות

so we can use them to steer these objects around,

אז אנחנו יכולים להשתמש בהם כדי להזיז את החומרים הללו

much like a tool.

בדיוק כמו כלי עבודה.

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

זה בדיוק מה שעשינו במעבדה.

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

פיתחנו כימיה שנכנסת לערמת אבק

into the pile of nanoparticles,

לערמת ננו-חלקיקים

and pulls out exactly the ones we need.

ומוציאה בדיוק את אלו שאנו צריכים.

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

ואז אפשר להשתמש בכימיה כדי לארגן מליארדי חלקיקים

into the pattern we need to build circuits.

לדפוס איתו בונים מעגלים חשמליים

And because we can do that,

ומשום שאנחנו יכולים לעשות זאת,

we can build circuits that are many times faster

אנחנו יכולים לבנות מעגלים חשמליים שהם מהירים פי כמה וכמה

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

מכל מעגל שהצליחו לייצר עד היום מננו-חלקיקים

Chemistry's the missing tool,

כימיה היא הכלי החסר,

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

וכל יום הכלי שלנו נהיה יותר חד ויותר מדויק

And eventually --

ולבסוף --

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

אנו מקווים שתוך כמה שנים

we can deliver on one of those original promises.

נוכל לקיים את אחת ההבטחות עליהן דיברתי.

Now, computing is just one example.

ומחשוב הוא רק דוגמא אחת.

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

זו הדוגמה בה אני מתעניין, שהקבוצה שלי ממש שקועה בה,

but there are others in renewable energy, in medicine,

אבל יש אחרות, כמו אנרגיה מתחדשת ורפואה,

in structural materials,

כמו חומרים מבניים,

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

בהם המדע יגיד לצעוד לעבר הננו.

That's where the biggest benefit is.

שם הרווח הגדול ביותר טמון.

But if we're going to do that,

אבל אם אנחנו הולכים לעשות זאת,

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

המדענים של היום ומחר ייצטרכו ארגז כלים חדש

tools just like the ones I described.

כלים כמו זה שתיארתי.

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

והם ייצטרכו כימיה, זו הנקודה.

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

היופי במדע הוא שברגע שפיתחתם את הכלים,

they're out there.

הם שם.

They're out there forever,

הם שם לתמיד,

and anyone anywhere can pick them up and use them,

וכל אחד יכול להרים אותם ולהשתמש בהם,

and help to deliver on the promise of nanotechnology.

ולקיים את הבטחת הננו-טכנולוגיה.

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

תודה לכם על זמנכם, אני מעריך זאת.

(Applause)

(מחיאות כפיים)