The next step in nanotechnology | George Tulevski

Translator: Leslie Gauthier Reviewer: Joanna Pietrulewicz

Перекладач: Elena Artushenko Утверджено: Khrystyna Romashko

Let's imagine a sculptor building a statue,

Уявімо за роботою скульптора,

just chipping away with his chisel.

який виточує різцем свою скульптуру.

Ось як витончено Мікеланджело описав цей процес:

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

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

"У кожній кам'яній брилі всередині знаходиться скульптура,

завдання скульптора - вивільнити її звідти."

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

But what if he worked in the opposite direction?

Але що, якби він працював у зворотньому напрямі?

Not from a solid block of stone,

Починаючи не з твердої кам'яної брили,

but from a pile of dust,

а з купи крихт,

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

якимось чином зліплюючи мільйони часточок, надаючи їм форми статуї.

I know that's an absurd notion.

Я розумію, що це - нісенітниця.

It's probably impossible.

Мабуть, це неможливо.

Єдиний спосіб отримати статую з купи пилу,

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

is if the statue built itself --

це її самоутворення;

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

якби ми могли змусити мільйони тих часточок з'єднатися,

to form the statue.

набуваючи форми статуї.

Now, as odd as that sounds,

Як дивно це б не звучало,

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

але практично над таким же питанням я зараз працюю в лабораторії.

Я не будую з каменю,

I don't build with stone,

I build with nanomaterials.

я будую з наноматеріалів.

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

Вони неймовірно дрібні, захоплюючі маленькі об'єкти.

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

Для порівняння - якщо цей пульт уявити наночастинкою,

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

людська волосина була б розміром з цю кімнату.

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

І вони - серце галузі, яку ми називаємо нанотехнологіями,

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

про яку, я впевнений, ми всі чули,

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

і ми всі знаємо, як вона невдовзі змінить наше життя.

When I was a graduate student,

Коли я був випускником,

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

я застав один з найзахопливіших періодів роботи з нанотехнологіями.

There were scientific breakthroughs happening all the time.

Весь час відбувались наукові прориви.

The conferences were buzzing,

Активно проводились конференції ,

there was tons of money pouring in from funding agencies.

фінансуючі організації вливали сюди безліч коштів.

And the reason is

Причина наступна:

при неймовірному зменшенні об'єктів

when objects get really small,

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

ними керують певні фізичні явища, ті самі, що і звичайними об'єктами,

like the ones we interact with.

наприклад, нами.

Ми називаємо це квантовою механікою.

We call this physics quantum mechanics.

Це означає, що ми цілком можемо впливати на їх поведінку,

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

just by making seemingly small changes to them,

просто роблячи невеликі, на наш погляд, зміни,

like adding or removing a handful of atoms,

наприклад, додаючи або прибираючи трохи атомів,

або скручуючи матеріал.

or twisting the material.

It's like this ultimate toolkit.

Це як основний набір інструментів.

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

Ти відчуваєш нові можливості, наче можеш робити, що завгодно.

And we were doing it --

І ми робили це -

кажучи "ми", я маю на увазі ціле покоління випускників.

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

We were trying to make blazing fast computers using nanomaterials.

Використовучи наноматеріали, ми намагалися створити надшвидкі комп'ютери.

We were constructing quantum dots

Ми працювали над квантовою точкою,

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

яка може виявити в вашому тілі хворобу та боротися з нею.

There were even groups trying to make an elevator to space

Деякі групи навіть пробували створити космічний ліфт

using carbon nanotubes.

на вуглецевих нанотрубках.

You can look that up, that's true.

Ви можете перевірити, це правда.

Anyways, we thought it was going to affect

В будь-якому разі, ми думали, що це вплине

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

на всі галузі, від обчислювальної техніки до медицини.

And I have to admit,

Маю визнати,

I drank all of the Kool-Aid.

я завжди беззаперечно вірив в цю справу.

I mean, every last drop.

Дійсно, самовіддано.

But that was 15 years ago,

Але це було 15 років тому,

і...

and --

fantastic science was done, really important work.

зроблено фантастичні, важливі наукові відкриття.

We've learned a lot.

Ми багато чому навчились.

Ми ніколи не могли перетворити науку у нові технології --

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

into technologies that could actually impact people.

в технології, які дійсно могли вплинути на людей.

And the reason is, these nanomaterials --

І причиною є наноматеріали --

they're like a double-edged sword.

вони як палиця з двома кінцями.

The same thing that makes them so interesting --

Саме це робить їх такими цікавими --

their small size --

їх маленький розмір

also makes them impossible to work with.

і саме він унеможливлює роботу з ними.

Це наче буквально намагатися зробити статую з купи пилу.

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.

Ми не маємо настільки маленьких інструментів, щоб працювати з ними.

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

Навіть, якщо б ми їх мали, це б не дуже зарадило,

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

оскільки ми не змогли б викласти мільйони частинок одна за одною,

to build a technology.

створюючи певну технологію.

So because of that,

Виходячи з цього,

з усіх очікувань та піднесення,

all of the promise and all of the excitement

залишились тільки очікування та піднесення.

has remained just that: promise and excitement.

We don't have any disease-fighting nanobots,

В нас немає нанороботів, які борються з хворобами,

there's no elevators to space,

немає космічних ліфтів,

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

і того, що мене цікавить перш за все, - нових видів комп'ютерів.

І остання, дуже важлива річ.

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

We just have come to expect

Ми тільки почали передбачати

надзвичайний прогрес обчислювальної техніки.

the pace of computing advancements to go on indefinitely.

We've built entire economies on this idea.

Ми будуємо економіку, основану на даній ідеї.

And this pace exists

І цей прогрес дійсно відбувається,

because of our ability to pack more and more devices

оскільки ми розміщуємо все більше пристроїв

onto a computer chip.

на одному комп'ютерному чіпі.

And as those devices get smaller,

І ці пристрої стають все меншими,

they get faster, they consume less power

працюють швидше, споживають менше енергії,

and they get cheaper.

стають дешевшими.

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

Разом це все надає нам немовірний темп.

As an example:

Наприклад:

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

якщо взяти комп'ютер розміром з кімнату, який відправив трьох людей на місяць,

and somehow compressed it --

і якимось чином його стиснути,

compressed the world's greatest computer of its day,

стиснути найкращий в світі тогочасний комп'ютер

so it was the same size as your smartphone --

до розміру вашого смартфону -

your actual smartphone,

вашого теперішнього смартфону,

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

який ви купили за 300 баксів і раз на два роки змінюєте на новий,

would blow this thing away.

він перевершив би ту штуку.

You would not be impressed.

Вона б вас не вразила.

It couldn't do anything that your smartphone does.

Вона не мала б жодної функції вашого смартфону.

It would be slow,

Вона була б повільною,

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

ви би нічого не змогли завантажити,

можливо, вам вдалося би продивитися пару хвилин

you could possibly get through the first two minutes

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

"Ходячих мерців", якщо б пощастило...

(Laughter)

(Сміх)

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

Характер прогресу - не поступовий.

The progress is relentless.

Прогресс невпинний.

It's exponential.

Він надшвидкий.

It compounds on itself year after year,

Він примножується рік за роком,

to the point where if you compare a technology

якщо порівняти технології,

from one generation to the next,

від одного покоління до наступного,

they're almost unrecognizable.

вони майже невпізнавані.

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

Ми взяли відповідальність підтримувати цей процес.

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

Ми б хотіли сказати те ж саме через 10, 20, 30 років:

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

подивіться, чого ми досягнули за 30 років.

Yet we know this progress may not last forever.

Ми знали, що прогрес не триватиме завжди.

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

Фактично, вечірка вже згортається.

Щось на кшталт, "замовлю я останню чарку", так?

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

If you look under the covers,

Якщо ви зазирнете за куліси,

по багатьох показниках, швидкості та технічних даних,

by many metrics like speed and performance,

the progress has already slowed to a halt.

прогрес уповільнився, практично зупинився.

So if we want to keep this party going,

Якщо ми хочемо продовження бенкету,

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

ми маємо робити те, на що завжди були здатні,

and that is to innovate.

вносити новаторство.

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

Роль та місія нашої групи -

is to innovate by employing carbon nanotubes,

провадити зміни, застосовуючи вуглецеві нанотрубки,

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

оскільки вони можуть прокласти шлях і підтримати темп.

They are just like they sound.

Вони схожі на звук.

They're tiny, hollow tubes of carbon atoms,

Це крихітні, порожні трубочки з атомів вуглецю,

and their nanoscale size, that small size,

їх наномасштаб, дрібний розмір

gives rise to these just outstanding electronic properties.

дає початок масштабним електронним проектам.

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

Наука демонструє, - якщо ми застосуємо їх в обчислювальній техніці,

ми дістанемо десятикратне удосконалення роботи.

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

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

Наче перестрибнути декілька поколінь техніки лише одним кроком.

So there we have it.

У нас це є.

У нас дійсно важлива проблема

We have this really important problem

і ми маємо практично ідеальне рішення.

and we have what is basically the ideal solution.

The science is screaming at us,

Наука звертається до нас,

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

"Ось, що потрібно робити для вирішення вашої проблеми".

So, all right, let's get started,

Так, ну добре, давайте почнемо,

зробимо це.

let's do this.

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

Але ж ми повертаємося знову до тієї палиці з двома кінцями.

"Ідеальне рішення" включає в себе матеріал, з яким неможливо працювати.

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.

Я маю упорядкувати мільярди частинок для створення одного комп'ютерного чіпу.

Це така ж загадка, як ця постійна проблема.

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

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

І тут ми кажемо: "Давайте зупинимось.

Let's not go down that same road.

Не підемо звичним шляхом.

Let's just figure out what's missing.

Просто визначимо, чого бракує.

What are we not dealing with?

Чого ми не робимо?

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

Чого ми не робимо з того, що необхідно?"

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

Як у фільмі "Хрещений батько", вірно?

When Fredo betrays his brother Michael,

Коли Фредо зраджує свого брата Майкла,

we all know what needs to be done.

ми розуміємо, що відбуватиметься.

Fredo's got to go.

Фредо має нас покинути.

(Laughter)

(Сміх)

But Michael -- he puts it off.

Але Майкл не дає йому це зробити.

Fine, I get it.

Ну добре, я зрозумів.

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

Їхня мати жива, це могло її засмутити.

We just said,

Ми щойно сказали:

"What's the Fredo in our problem?"

"Де тут Фредо у нашій проблемі?"

Чому ми не вирішуємо питання?

What are we not dealing with?

What are we not doing,

Чого ми не робимо,

що маємо зробити задля досягнення успіху?"

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

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

Відповідь така: статуя має сама себе збудувати.

We have to find a way, somehow,

Ми повинні знайти спосіб, якимось чином

to compel, to convince billions of these particles

підкорити, переконати мільярди цих часточок

to assemble themselves into the technology.

зібратися за певною технологією.

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

Ми не можемо зробити це за них. Вони мають зробити це самостійно.

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

Це складний і новий шлях,

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

але, в даному випадку, він єдиний.

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

Тепер, як виявляється, проблема не нова.

We just don't build anything this way.

Ми ж нічого не робимо в цьому напрямку.

People don't build anything this way.

Люди не просуваються у вирішенні питання.

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

Але, якщо ви озирнетесь навкруги, скрізь знайдете приклади --

Mother Nature builds everything this way.

Матінка Природа все створює за цією подобою.

Everything is built from the bottom up.

Все будується знизу вгору.

You can go to the beach,

Ви можете піти на пляж,

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

і знайдете там прості організми, які використовують білок --

basically molecules --

по суті, молекули --

як прототип піску,

to template what is essentially sand,

виловлюючи їх з моря,

just plucking it from the sea

and building these extraordinary architectures with extreme diversity.

і створюючи цю надзвичайно різноманітну архітектуру.

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

Природа набагато розумніша за нас.

She's elegant and smart,

Вона витончена і розумна,

building with what's available, molecule by molecule,

будує з того, що в неї є, молекула за молекулою

створюючи структури, складні

making structures with a complexity

and a diversity that we can't even approach.

та різноманітні, до яких нам ще дуже далеко.

And she's already at the nano.

Вона вже вийшла на нанорівень.

Вона була там ще мільйон років тому.

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

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

Ми єдині, хто спізнився на вечірку.

Отже, ми вирішили використовувати той же інструментарій, що і природа,

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

and that's chemistry.

і таку саму хімію.

Хімія - бракуючий інструмент.

Chemistry is the missing tool.

And chemistry works in this case

І хімія працює в цьому випадку,

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

оскільки нанооб'єкт розміром з молекулу,

so we can use them to steer these objects around,

то ж ми можемо управляти цими об'єктами

як інструментами.

much like a tool.

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

Саме це ми робимо у нашй лабораторії.

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

Ми розробили хімічну речовину,

що додається до наночастинок

into the pile of nanoparticles,

and pulls out exactly the ones we need.

і виявляє потрібні нам.

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

Хімія слугує нам для збирання буквально мільярдів частинок

into the pattern we need to build circuits.

в структуру, яку нам потрібно вибудувати в схему.

And because we can do that,

Оскільки це нам під силу,

we can build circuits that are many times faster

ми можемо побудувати схеми набагато швидше,

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

ніж будь-хто до нас, завдяки використанню наноматеріалів.

Chemistry's the missing tool,

Хімія - бракуючий інструмент,

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

він щоденно вдосконалюється та стає точнішим.

And eventually --

І, нарешті,

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

ми сподіваємося, що протягом декількох років

we can deliver on one of those original promises.

ми виконаємо одну з даних обіцянок.

Now, computing is just one example.

Комп'ютери - тільки один з прикладів.

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

Це те, що цікавить мене, над чим працює моя команда,

but there are others in renewable energy, in medicine,

але є й інші галузі - відновлювальна енергія, медицина,

in structural materials,

конструкційні матеріали,

в яких наука визнає необхідність застосування нанотехнологій.

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

Найбільші переваги тут.

That's where the biggest benefit is.

But if we're going to do that,

Якщо почати втілення цих ідей,

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

в недалекому майбутньому вчені потребуватимуть інструментів,

tools just like the ones I described.

таких, про які я щойно говорив.

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

Їм необхідна хімія. Ось в чому суть.

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

Краса науки полягає у виявленні вченими нових інструментів,

they're out there.

які знаходяться в ній.

They're out there forever,

Вони є і були там завжди,

and anyone anywhere can pick them up and use them,

і будь-хто, будь-де може взяти і працювати з ними,

and help to deliver on the promise of nanotechnology.

допомагаючи виконати обіцяне в галузі нанотехнологій.

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

Дуже дякую, та ціную, що присвятили час моєму виступу.

(Оплески)

(Applause)