The next step in nanotechnology | George Tulevski

Translator: Leslie Gauthier Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Переводчик: Alena Chernykh Редактор: Elena Govorkova

Let's imagine a sculptor building a statue,

Давайте представим скульптора, который создаёт статую,

just chipping away with his chisel.

откалывая резцом небольшие кусочки.

Микеланджело очень изысканно описывал этот процесс:

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

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

«Каждый кусок камня имеет статую внутри себя,

и задача скульптора — обнаружить её».

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

But what if he worked in the opposite direction?

Но что будет, если пойти в обратном направлении?

Not from a solid block of stone,

Не из целого куска камня,

but from a pile of dust,

а из кучи пыли

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

каким-то образом склеить миллионы частиц

и создать из них статую.

I know that's an absurd notion.

Я знаю, это звучит абсурдно.

It's probably impossible.

И это, скорее всего, невозможно.

Единственный способ сделать статую из пыли —

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

is if the statue built itself --

если статуя создаст себя сама,

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

если мы каким-то образом смогли бы заставить эти частицы

to form the statue.

собраться вместе в статую.

Now, as odd as that sounds,

Как бы странно это ни звучало,

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

но я работаю в своей лаборатории практически с такой проблемой.

Но строю я не из камня,

I don't build with stone,

I build with nanomaterials.

а из наноматериалов.

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

Это невероятно крошечные, увлекательные маленькие объекты.

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

Они настолько малы, что если бы этот контроллер был наночастицей,

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

человеческий волос был бы размером с этот зал.

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

Они — основа науки, которую мы называем нанотехнологиями,

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

о которой, я уверен, все мы слышали,

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

также мы слышали и о том, как они изменят всё вокруг.

When I was a graduate student,

Когда я был аспирантом,

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

мы работали с нанотехнологиями, что было весьма захватывающим.

There were scientific breakthroughs happening all the time.

Научные открытия происходили постоянно,

The conferences were buzzing,

обсуждались на конференциях.

there was tons of money pouring in from funding agencies.

Финансирующие организации вливали в это огромные деньги.

And the reason is

Причина в том,

что очень маленькие объекты

when objects get really small,

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

подчиняются другим физическим законам, в отличие от обычных предметов,

like the ones we interact with.

с которыми мы взаимодействуем.

Этот раздел физики называется квантовая механика.

We call this physics quantum mechanics.

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

Вы можете точно настроить поведение частиц,

just by making seemingly small changes to them,

просто незначительно их изменяя,

like adding or removing a handful of atoms,

например, добавляя или убирая несколько атомов

или скручивая материал.

or twisting the material.

It's like this ultimate toolkit.

Это потрясающий инструмент.

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

Вы вдохновляетесь, вы чувствуете, что можете сделать всё.

And we were doing it --

И мы этим занимались —

под «мы» я подразумеваю всё моё поколение аспирантов.

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

We were trying to make blazing fast computers using nanomaterials.

Мы пытались сделать сверхбыстрые компьютеры, используя наноматериалы.

We were constructing quantum dots

Мы создавали квантовые точки,

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

которые, однажды попав в ваше тело, могли бы найти и излечить болезнь.

There were even groups trying to make an elevator to space

Некоторые группы даже пытались сделать лифт в космос

using carbon nanotubes.

из углеродных нанотрубок.

You can look that up, that's true.

Можете проверить, это правда.

Anyways, we thought it was going to affect

В любом случае, мы думали, что это повлияет

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

на все науки и технологии, от компьютерных до медицинских.

And I have to admit,

И я должен признать,

I drank all of the Kool-Aid.

что выпил весь «Кулэйд».

I mean, every last drop.

До последней капли.

But that was 15 years ago,

Но это было 15 лет назад,

и была проведена

and --

fantastic science was done, really important work.

действительно важная, невероятная научная работа.

We've learned a lot.

Мы многому научились.

Мы никогда не могли воплотить эту науку в новые технологии,

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

into technologies that could actually impact people.

технологии, которые могли бы повлиять на людей.

And the reason is, these nanomaterials --

Причина состоит в том, что наноматериалы —

they're like a double-edged sword.

это палка о двух концах.

The same thing that makes them so interesting --

То, что делает их такими привлекательными —

their small size --

их малые размеры —

also makes them impossible to work with.

также делает невозможным работу с ними.

Это в буквальном смысле словно строить статую из крупинок пыли.

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.

У нас просто нет инструментов такого размера, чтобы работать с ними.

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

Но если бы они у нас были, это было бы не важно,

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

потому что мы не смогли бы разместить миллионы частиц вместе,

to build a technology.

чтобы создать какую-то технологию.

So because of that,

Именно поэтому

все надежды и весь тот азарт

all of the promise and all of the excitement

остались просто надеждами и азартом.

has remained just that: promise and excitement.

We don't have any disease-fighting nanobots,

Нет нанороботов, которые боролись бы с болезнями,

there's no elevators to space,

нет лифта в космос,

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

и нет того, в чём я больше всего заинтересован: новых компьютеров.

Это последнее, но очень важное.

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

We just have come to expect

Мы просто привыкли думать,

что прогресс вычислительной техники будет продолжаться бесконечно.

the pace of computing advancements to go on indefinitely.

We've built entire economies on this idea.

На этой идее мы построили целые экономики.

And this pace exists

И этот прогресс существует

благодаря нашей способности «упаковывать» всё больше устройств

because of our ability to pack more and more devices

onto a computer chip.

в компьютерный чип.

And as those devices get smaller,

И когда эти устройства уменьшаются,

they get faster, they consume less power

они становятся быстрее, расходуют меньше энергии

and they get cheaper.

и дешевеют.

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

И это уменьшение открывает перед нами безграничные возможности.

As an example:

К примеру,

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

если взять компьютер размером с комнату, отправивший на луну и обратно троих,

and somehow compressed it --

и каким-нибудь образом сжать его —

compressed the world's greatest computer of its day,

сжать самый огромный компьютер, когда-либо существовавший,

so it was the same size as your smartphone --

чтобы он стал размером не больше смартфона —

your actual smartphone,

на самом деле смартфон,

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

который стоит 300 долларов,

от которого вы избавляетесь каждые два года,

would blow this thing away.

«разнёс» бы этот компьютер.

You would not be impressed.

Вы бы не удивились.

It couldn't do anything that your smartphone does.

Этот компьютер не сделал бы то, что может смартфон.

It would be slow,

Он был бы медленным,

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

вы не смогли бы ничего загрузить в него,

возможно, вы смогли бы посмотреть

you could possibly get through the first two minutes

первые две минуты эпизода «Ходячие мертвецы», если повезёт.

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

(Laughter)

(Смех)

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

Дело в том, что прогресс не последователен.

The progress is relentless.

Прогресс непрерывен.

It's exponential.

Он экспоненциальный.

It compounds on itself year after year,

Он развивается из года в год настолько,

to the point where if you compare a technology

что если сравнить технологии

from one generation to the next,

одного поколения с другим,

they're almost unrecognizable.

то они будут практически неузнаваемы.

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

И мы ответственны за развитие прогресса.

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

Мы хотим сказать то же самое и через 10, 20, 30 лет:

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

«Смотрите, что мы сделали за последние 30 лет».

Yet we know this progress may not last forever.

Однако мы знаем, что прогресс не бесконечен.

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

Фактически, это как «конец вечеринки».

Как «выпить на посошок».

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

If you look under the covers,

Если взглянуть глубже

на такие показатели, как скорость и производительность,

by many metrics like speed and performance,

the progress has already slowed to a halt.

прогресс уже давно приостановился.

So if we want to keep this party going,

Поэтому если мы хотим, чтобы «вечеринка» продолжалась,

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

мы должны продолжать делать то,

and that is to innovate.

что всегда делали: инновации.

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

Таким образом цель и миссия нашей группы —

is to innovate by employing carbon nanotubes,

создавать новое с помощью углеродных нанотрубок,

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

потому что за ними — будущее.

They are just like they sound.

Они полностью оправдывают своё название.

They're tiny, hollow tubes of carbon atoms,

Крошечные, полые трубки из атомов углерода,

and their nanoscale size, that small size,

и их наноразмер настолько мал,

gives rise to these just outstanding electronic properties.

что благодаря этому они обладают уникальными электронными свойствами.

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

И наука говорит, что если мы сможем внедрить эти свойства в компьютеры,

мы сможем повысить их производительность в 10 раз.

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

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

Это как преодолеть несколько поколений в технологиях за один шаг.

So there we have it.

И мы уже его сделали.

Это серьёзная и важная задача,

We have this really important problem

и то, что мы изобрели — её идеальное решение.

and we have what is basically the ideal solution.

The science is screaming at us,

Наука призывает нас:

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

«Вот то, что вы должны делать, чтобы решить свои проблемы».

So, all right, let's get started,

Хорошо, давайте приступим к делу,

начнём вот с этого.

let's do this.

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

Но вы натыкаетесь на палку о двух концах.

Это «идеальное решение» содержит материал, с которым невозможно работать.

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.

Для создания всего лишь одного чипа я был вынужден собрать

миллиарды нанотрубок.

Это такая же головоломка, извечная проблема.

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

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

И тут мы сказали: «Давайте остановимся».

Let's not go down that same road.

Давайте пойдём другим путём.

Let's just figure out what's missing.

Надо выяснить, что мы упустили.

What are we not dealing with?

С чем мы ещё не работали?

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

Что не делаем из того, что должно быть сделано?

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

Как в фильме «Крёстный отец», правда?

When Fredo betrays his brother Michael,

Когда Фредо предаёт Майкла, своего брата,

we all know what needs to be done.

мы все знаем, как надо поступить.

Fredo's got to go.

Фредо должен уйти.

(Laughter)

(Смех)

But Michael -- he puts it off.

Но Майкл отпускает его.

Fine, I get it.

«Прекрасно, я всё понял».

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

Их мать ещё жива, и она расстроится, узнав об этом.

We just said,

Мы спросили:

"What's the Fredo in our problem?"

«Кто же Фредо в нашем случае?

Что мы упустили?

What are we not dealing with?

What are we not doing,

Чего мы не делаем,

но должны сделать для успешного завершения?»

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

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

Ответ в этой ситуации: статуя должна сотворить себя сама.

We have to find a way, somehow,

Мы должны найти какой-то способ заставить,

to compel, to convince billions of these particles

«убедить» миллиарды этих частиц

to assemble themselves into the technology.

объединиться в технологию.

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

Мы не можем сделать это за них. Они сами должны это выполнить.

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

Это тяжело и совсем не просто,

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

но в данном случае это единственный возможный вариант.

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

И теперь, как выяснилось, это не такая уж и новая проблема.

We just don't build anything this way.

Просто мы так не строим.

People don't build anything this way.

Люди так не строят.

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

Но если посмотреть вокруг — а примеры повсюду —

Mother Nature builds everything this way.

природа именно так всё и делает.

Everything is built from the bottom up.

Всё строится от основания к вершине.

You can go to the beach,

Вы можете пойти на пляж,

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

где найдёте простейшие организмы, использующие белок —

basically molecules --

в основном это молекулы —

для создания песка,

to template what is essentially sand,

просто доставая их из моря,

just plucking it from the sea

and building these extraordinary architectures with extreme diversity.

в итоге создавая эти великолепные и необычные творения.

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

Природа не так груба, она не кромсает всё, как мы.

She's elegant and smart,

Она элегантно и разумно использует

building with what's available, molecule by molecule,

только подходящие частицы, молекула за молекулой,

создавая такие сложные и разнообразные структуры,

making structures with a complexity

and a diversity that we can't even approach.

которые мы даже представить себе не можем.

And she's already at the nano.

И это и есть нанотехнологии.

Природа использует их вот уже миллионы лет.

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

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

Это мы опоздали на «вечеринку».

Мы решили, что будем использовать тот же инструмент, что и природа —

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

and that's chemistry.

химию.

Химия — недостающий элемент.

Chemistry is the missing tool.

And chemistry works in this case

И в этом случае она работает,

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

потому что эти нанообъекты такого же размера, что и молекулы,

so we can use them to steer these objects around,

поэтому мы можем их использовать для манипуляции объектами.

much like a tool.

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

Именно этим мы занимаемся в лаборатории.

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

Мы разработали химию, которая проникает в пыль,

проникает в наночастицы

into the pile of nanoparticles,

and pulls out exactly the ones we need.

и достаёт именно те, которые нам нужны.

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

Затем мы используем химию, чтобы буквально собрать эти частицы

into the pattern we need to build circuits.

в один образец и использовать его для создания схемы.

And because we can do that,

И раз мы можем сделать это,

we can build circuits that are many times faster

то сможем создать схемы во много раз быстрее тех,

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

которые создавались ранее с использованием наноматериалов.

Chemistry's the missing tool,

Химия — недостающий инструмент,

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

и каждый день он становится лучше и точнее.

And eventually --

В итоге

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

мы надеемся, что через пару лет

we can deliver on one of those original promises.

выполним все свои обещания.

Now, computing is just one example.

Сейчас компьютерные технологии — один из примеров.

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

Это то, чем интересуюсь я, чем интересуется моя команда,

but there are others in renewable energy, in medicine,

но есть и другие: возобновляемая энергия, медицина,

in structural materials,

строительные материалы,

где наука призывает вас использовать нанотехнологии.

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

Вот где преимущество.

That's where the biggest benefit is.

But if we're going to do that,

Но если мы собираемся этим заниматься,

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

настоящим и будущим учёным необходимы новые инструменты,

tools just like the ones I described.

те, о которых я только что вам рассказал.

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

И для этого нужна химия. В этом вся суть.

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

Красота науки в том, что как только вы создадите такие инструменты,

they're out there.

они останутся в ней.

They're out there forever,

Они там навсегда.

and anyone anywhere can pick them up and use them,

И кто угодно и где угодно может взять их и использовать

and help to deliver on the promise of nanotechnology.

для развития нанотехнологий в будущем.

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

Большое спасибо за внимание. Благодарю вас.

(Аплодисменты)

(Applause)