The next step in nanotechnology | George Tulevski

Translator: Leslie Gauthier Reviewer: Joanna Pietrulewicz

翻訳: Misaki Sato 校正: Eriko T

Let's imagine a sculptor building a statue,

彫刻家がのみだけを使って

just chipping away with his chisel.

彫像を彫っていくのを 想像してみましょう

ミケランジェロは こんなエレガントな例えをしています

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

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

「どんな石にもその内側に 彫像があって

彫刻家の使命とは それを発見することだ」

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

But what if he worked in the opposite direction?

でも 彼が反対方向から 作業したらどうでしょうか？

Not from a solid block of stone,

石の塊からではなくて

but from a pile of dust,

埃の山から

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

この何百万もの粒子を固めて 彫像を作ったとしたらどうでしょうか

I know that's an absurd notion.

ばかげた考えだと 分かっています

It's probably impossible.

恐らく不可能でしょう

埃の山から彫像を作るだなんて

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

is if the statue built itself --

もし彫像が自ら―

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

何とか何百万もの粒子を集めて

to form the statue.

自らを形作りでもしない限り

Now, as odd as that sounds,

奇妙に聞こえるでしょうが

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

これこそが私の研究室で 手掛けている問題なんです

私は石ではなくて

I don't build with stone,

I build with nanomaterials.

ナノマテリアルで作成します

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

これはあり得ないほど小さく 素晴らしい小さな物質です

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

このコントローラーが ナノ粒子だとすると

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

ヒト髪の毛はこの部屋全体位の 大きさになります

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

そして これはナノテクノロジーと呼ばれる 分野の中心であり

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

皆さんも聞いたことがあると思います

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

すべてに変化をもたらすということも 聞いたことがあるでしょう

When I was a graduate student,

私が大学院生だった頃は

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

ナノテクノロジー研究には 最もエキサイティングな時代でした

There were scientific breakthroughs happening all the time.

科学的なブレークスルーが 常に起こっていました

The conferences were buzzing,

会議は熱気に満ち

there was tons of money pouring in from funding agencies.

資金はファンドから 続々と提供されました

And the reason is

その理由は

物体が非常に小さい場合

when objects get really small,

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

私たちが目にするような 通常の物体を司る物理とは

like the ones we interact with.

まったく異なる物理が働くからです

この物理学を量子力学と呼んでいます

We call this physics quantum mechanics.

例えば いくつかの原子を加えたり除去したり

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

just by making seemingly small changes to them,

物質をひねるといった 比較的些細な変更で

like adding or removing a handful of atoms,

これらの振る舞いをきっちりと

調整できるわけです

or twisting the material.

It's like this ultimate toolkit.

いわば 究極のツールキットなんです

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

本当に力を感じ 何でもできるような気がしました

And we were doing it --

私たちが行っていたことは―

私たちとは 同世代の大学院生全員のことですが

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

We were trying to make blazing fast computers using nanomaterials.

ナノマテリアルで超高速の コンピューターを作ろうとしていたのです

We were constructing quantum dots

私たちは量子ドットを構築して

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

いつの日か 体内で 病気を見つけ出し闘おうとしていました

There were even groups trying to make an elevator to space

宇宙エレベーターを カーボンナノチューブで作ろうとする

using carbon nanotubes.

グループもありました

You can look that up, that's true.

調べてみてください 本当ですよ

Anyways, we thought it was going to affect

私たちはこれが計算処理から 医学に至るまで

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

科学や技術のあらゆる分野に影響を 与えるだろうと考えていました

And I have to admit,

ここで 認めなくてはなりませんが

I drank all of the Kool-Aid.

私は何でも鵜呑みにしていました

I mean, every last drop.

何もかもです

But that was 15 years ago,

しかし それは15年前のことで

そして

and --

fantastic science was done, really important work.

本当に素晴らしい科学の研究が なされました

We've learned a lot.

私たちは多くのことを学びました

この科学を新たな技術へと 転換すること―

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

into technologies that could actually impact people.

本当にインパクトのある 技術にはできなかったのです

And the reason is, these nanomaterials --

その理由は これらのナノマテリアルが―

they're like a double-edged sword.

両刃の剣のような物だからです

The same thing that makes them so interesting --

ナノマテリアルはその大きさにより

their small size --

興味深い一方で

also makes them impossible to work with.

その大きさゆえに扱うのが 極めて困難だったのです

文字どおり埃の山から 彫像を作成するようなものでした

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.

そして その作業に使える 本当に細かいツールがありませんでした

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

もしあったとしても さして変わらなかったでしょう

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

技術を構築するために 何百万もの粒子をひとつずつ組み立てるなんて

to build a technology.

できなかったからです

So because of that,

そのため

どの約束や期待も

all of the promise and all of the excitement

果たされない約束や期待でしか ありませんでした

has remained just that: promise and excitement.

We don't have any disease-fighting nanobots,

病気と闘うナノボットは存在せず

there's no elevators to space,

宇宙エレベーターも存在せず

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

私が最も関心を寄せていた 新種のコンピューティングもありません

最後にこれが一番大切なことですが

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

We just have come to expect

私たちはコンピューティングの

進歩の速度は 永遠に維持されると期待するようになりました

the pace of computing advancements to go on indefinitely.

We've built entire economies on this idea.

この考え方に基づいた 経済システムが出来ました

And this pace exists

そして コンピューターチップに

because of our ability to pack more and more devices

より多くの素子を詰め込む 能力のおかげで

onto a computer chip.

この速度が決まります

And as those devices get smaller,

機器が小さくなっていくにつれて

they get faster, they consume less power

より速く より省電力になり

and they get cheaper.

価格が下がっていきます

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

この相乗効果で 素晴らしい速度で進歩したのです

As an example:

一例として挙げると

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

３人の宇宙飛行士を月面に送った 部屋位の大きさのコンピューターを

and somehow compressed it --

何とか圧縮して―

compressed the world's greatest computer of its day,

当時最高だったコンピューターを 圧縮して

so it was the same size as your smartphone --

スマホと同じぐらいの 大きさにできたとしましょう

your actual smartphone,

でも お持ちのスマートフォン―

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

300ドルで買って２年ごとに 捨ててしまう物には

would blow this thing away.

歯がたたないのです

You would not be impressed.

冴えないコンピュータです

It couldn't do anything that your smartphone does.

スマホならできることを 何もできないでしょう

It would be slow,

速度は遅いし

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

コンテンツも追加できません

「ウォーキング・デッド」の 最初の２分間分の動画を

you could possibly get through the first two minutes

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

入れるのも難しいと思います もしあなたがツイていても―

(Laughter)

（笑）

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

ここでのポイントは進歩です― 徐々に進むものではなく

The progress is relentless.

進歩は容赦ないものです

It's exponential.

指数関数的です

It compounds on itself year after year,

毎年累積していき

to the point where if you compare a technology

ある技術をその次世代の技術と比べても

from one generation to the next,

識別できないぐらいにまで

they're almost unrecognizable.

行きつくのです

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

この進化の速度を維持するのは 他ならぬ私たちです

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

私たちは10､20､30年後にも こう言いたいと願います

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

「この30年で実現したことを 振り返ってください」

Yet we know this progress may not last forever.

しかし この進歩は 永遠に続くわけではないでしょう

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

事実 パーティーの熱は冷めつつあります

「ラストオーダーの時間です」 という感じですね

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

If you look under the covers,

速度や性能などの多くの指標で

細かく見てみると

by many metrics like speed and performance,

the progress has already slowed to a halt.

既に進歩はほとんど停止しています

So if we want to keep this party going,

このパーティーを続けたければ

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

自分たちでできる事をしなくてはなりません

and that is to innovate.

つまり革新です

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

私たちのグループの役割と使命は

is to innovate by employing carbon nanotubes,

カーボンナノチューブを使って 革新していくことです

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

この技術で進歩のペースを 維持する道が開けると考えるからです

They are just like they sound.

これは その名の通りのものです

They're tiny, hollow tubes of carbon atoms,

小さくて穴のあいた 炭素原子のチューブです

and their nanoscale size, that small size,

このナノスケールサイズという 大きさが

gives rise to these just outstanding electronic properties.

素晴らしい電子状態を生み出します

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

もしコンピューティングに これを導入できれば

性能が最大10倍に上昇します

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

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

たった一歩で数世代分の技術を 飛び越えるようなものです

So there we have it.

それがこれです

非常に重要な問題があり

We have this really important problem

基本的に理想的な解決策です

and we have what is basically the ideal solution.

The science is screaming at us,

科学が私たちに向かって 声を張り上げています

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

「これをやって問題を解決するんだ」

So, all right, let's get started,

そういういうことなら 始めましょうか

やりましょう

let's do this.

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

しかし ここで両刃の剣が再登場してきます

この「理想的な解決策」は 取り扱いの困難な物質を含んでいます

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.

コンピューターチップ１つを作るには それを何十億個も並べなければなりません

またもや同じ難問です ここでもあの問題にぶつかるのです

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

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

「ここで止まるんだ

Let's not go down that same road.

同じことを繰り返すのはやめよう

Let's just figure out what's missing.

何が欠けているのかを考えるんだ

What are we not dealing with?

私たちは何をしていないのか

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

やるべきことは何だろう？」と問いました

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

「ゴッドファーザー」みたいですよね

When Fredo betrays his brother Michael,

兄のフレドがマイケルを裏切った時

we all know what needs to be done.

なすべきことは誰もが 分かっていました

Fredo's got to go.

フレドを亡き者にするのです

(Laughter)

（笑）

But Michael -- he puts it off.

しかし マイケルは先延ばしにして

Fine, I get it.

分かったとだけ言いましたね

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

母親はまだ生きているのですから 大ごとになります

We just said,

私たちは言いました

"What's the Fredo in our problem?"

「私たちのフレドは何だろう？」

対処していないことは何だろう？

What are we not dealing with?

What are we not doing,

何が足りないんだろう

成功させるのに 必要なこととは何だろう？」

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

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

その答えとは 彫像が自らを形作る というものでした

We have to find a way, somehow,

私たちは何十億もの粒子が

to compel, to convince billions of these particles

自律的にナノ分子構造を 組み立てる方法を何とか見出して

to assemble themselves into the technology.

技術にしなければなりません

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

私たちにはできないので 自分たちで行うようにするのです

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

非常に難しく 容易なことではありませんが

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

この場合 唯一の方法でした

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

そして これは何も特殊な 問題ではないとわかりました

We just don't build anything this way.

私たちはこんな方法でモノを 組み立てたりはしません

People don't build anything this way.

誰もこんな方法は使いません

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

でも 見回してみると― 至るところにお手本がありました

Mother Nature builds everything this way.

母なる自然はあらゆるものを こうして作ります

Everything is built from the bottom up.

どんな物でもボトムアップで 作られています

You can go to the beach,

浜辺へ行けば

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

シンプルな生命体が タンパク質を使って

basically molecules --

基本的に分子です―

砂をテンプレートとして

to template what is essentially sand,

海からそれを汲み上げることで

just plucking it from the sea

and building these extraordinary architectures with extreme diversity.

実に多様な構造を構築しています

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

自然は私たちのように乱暴ではなく ただ利用するのです

She's elegant and smart,

自然はエレガントで スマートです

building with what's available, molecule by molecule,

手に入るもので 分子をひとつずつ組み立てて

私たちが近づくことすらできない

making structures with a complexity

and a diversity that we can't even approach.

複雑さと多様性のある 構造を作り上げるのです

And she's already at the nano.

自然は既にナノの世界でした

何億年も前から存在していました

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

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

パーティーに乗り遅れていたのは 私たちでした

私たちも自然と同じツールを 使うことに決めました

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

and that's chemistry.

それが化学だったのです

化学こそが失われた ツールでした

Chemistry is the missing tool.

And chemistry works in this case

このケースでは化学がうまく作用しました

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

ナノスケールの物質と 同じぐらいの大きさの

so we can use them to steer these objects around,

分子をツールとして用いることで

物質を操作できます

much like a tool.

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

これがまさに私たちの 研究室で行っていることです

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

私たちは埃の山— ナノ粒子に作用する

化学を開発して

into the pile of nanoparticles,

and pulls out exactly the ones we need.

必要なものを取り出します

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

化学を使って文字どおり何十億もの粒子を

into the pattern we need to build circuits.

回路の構築に必要なパターンへと並べます

And because we can do that,

これが実現できれば

we can build circuits that are many times faster

ナノマテリアルを使う前の何倍もの速度の

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

回路を構築できるのです

Chemistry's the missing tool,

化学こそ失われたツールであり

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

日に日に私たちのツールは シャープで的確になっていきます

And eventually --

そして ついに―

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

あと数年でこれまでの約束の

we can deliver on one of those original promises.

いずれかを実現できると見込んでいます

Now, computing is just one example.

コンピューティングは ほんの一例で

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

私が興味を持ち グループが注力しているものです

but there are others in renewable energy, in medicine,

その他にも再生可能なエネルギー 医学

in structural materials,

構造材料があり

それらがナノに向かっていくということを 科学が示唆しています

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

そこに最大の利益があります

That's where the biggest benefit is.

But if we're going to do that,

でもそれを行うには

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

科学者には新しいツールが必要です

tools just like the ones I described.

私が今説明したようなツールです

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

化学が必要になります これがポイントです

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

科学の美点は この新しいツールをひとたび開発すれば

they're out there.

そこに存在し続けることです

They're out there forever,

永遠に存在し続けて

and anyone anywhere can pick them up and use them,

誰でもどこででも それを手にして使うことができ

and help to deliver on the promise of nanotechnology.

ナノテクノロジー実現の 手助けができることです

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

お時間を頂き 本当にありがとうございました

（拍手）

(Applause)