Проект нанофабрики

Нанофабрика Нанофабрика

обзор проекта нанофабрики Криса Феникса, директора CRN по разработкам

Одна из целей молекулярной нанотехнологии – массовое производство объектов с наперед заданной атомарной структурой. Это могут быть как биомолекулы, НЭМС, компоненты наноэлектроники, нанороботы, продукты питания, вторая такая же нанофабрика и вообще все что угодно. Необходимо только иметь поатомное описание (оно должно включать как взаимное расположение атомов и их типы, так и химические связи между атомами) вещи, которую надо собрать. Нанофабрика затем, имея описание продукта и сырье (набор атомов и молекул разных типов), соберет готовый объект с атомарной точностью. Для того, чтобы продукт выпускался в больших количествах, производство должно быть автоматизировано и поставлено на поток. Если на сегодняшний день НЭМС-системы изготавливаются с большим трудом и за большое количество времени, то нанофабрика значительно облегчит их производство и тиражирование. Также нанофабрика, предложенная Крисом Фениксом, позволяет делать свои копии, т.е. реплицироваться.

Сборка и устройство нанофабрики

Одно из ключевых устройств нанофабрики – фабрикатор. Фабрикатор – это управляемое устройство, способное комбинировать атомы друг с другом, создавая различные химические связи между ними. Фактически, фабрикатор – это наноманипулятор, связанный с компьютером и линией доставки сырья. В отличие от ассемблера он привязан к какой-либо основе и неподвижен. Крис считает, что одним из разумных инженерных решений в постройке фабрикатора будет использование «двойного трипода» Ральфа Меркле (см. рис. 1). Здесь http://www.zyvex.com/…l/tripod.wrl можно посмотреть VRML-модель трипода. Наноманипулятор на этой платформе будет характеризоваться высокой степенью свободы и мобильностью, достаточной для механосинтеза (механосинтез – это построение химических связей путем механического приближения друг к другу различных атомов). Молекулярную модель наноманипулятора на базе «двойного трипода» можно увидеть на рис. 2. Для сборки первой нанофабрики потребуется большое количество таких устройств.

1.jpegРис. 1 «Двойной трипод» как платформа для фабрикатора

2.jpegРис. 2 Модель наноманипулятора на базе «двойного трипода»

Готовая нанофабрика будет состоять из триллионов отдельных фабрикаторов. Поэтому построить нанофабрику с помощью одного фабрикатора будет сложно. Скорее всего, несколько фабрикаторов объединят в блоки мини-фабрик, которые соберут фабрику побольше, и так до тех пор, пока это производство не достигнет макроскопического уровня. Результатом этого «производственного роста» и будет искомая нанофабрика (см. рис. 3, 4).

3.jpg

fab3.jpgРис. 3 Диаграмма процесса сборки первой нанофабрики

5.jpegРис. 4 Трехмерная модель процесса сборки

Нанофабрика будет иметь блочную конструкцию для того, чтобы можно было легко сделать ее копию с помощью другой нанофабрики. Блочная система также будет удобна для производства различных компонентов НЭМС-систем, нанокомпьютеров и нанороботов. Каждый фабрикатор должен быть способен произвести наноблок размерами 200х200х200 нанометров. Эта структура принимается Крисом как элементарный «кирпичик» нанофабрики. Подобный наноблок может содержать нанокомпьютер (механический или квантовый) или системы привода нанофабрики, генераторы, части конвейеров и наноманипуляторов крупноузловой сборки. Для изготовления этого наноблока фабрикатору понадобится несколько часов. Опять-таки, скорость производства не будет зависеть от того, насколько сложно описание объекта, а будет зависеть только от размера наноблока.

Как только будут произведены несколько наноблоков, наноманипуляторы крупноузловой сборки соединят их в наноблок побольше. В принципе, эта операция по соединению наноблоков друг с другом будет продолжаться до тех пор, пока нанофабрика не будет из них сконструирована. Крис предлагает следующую архитектуру построения наноблоков (см. рис. 5) и нанофабрики.

6_0.jpegРис. 5 Архитекура нанофабрики и сборки наноблоков

В каждом производственном блоке есть манипулятор наподобие производственного крана, который будет переносить части от одного фабрикатора к другому, а также доставлять их на уровни крупноузловой сборки. Для присоединения наноблоков друг к другу Крис разработал оригинальное инженерное решение – по сторонам крупных наноблоков будут расположены специальные коннекторы (см. рис. 6). Коннекторы будут также обеспечивать связь всех наноблоков в глобальную сеть нанофабрики, служить транспортными путями для сырья и охлаждающих веществ.

Структура и принцип действия коннекторовРис. 6 Структура и принцип действия коннекторов

Нанофабрике потребуется серьезная система охлаждения – ведь плотность мощности ее велика (для нанофабрики размерами 0,5х0,5х0,5 м номинальная мощность составит около 200 КВт). Поэтому архитектурой нанофабрики предусмотрена система охлаждения под высоким давлением (внешней оболочки и макроузловых сборок), которая далее разветвляется на охлаждение среднего давления охладителя (в промежуточных стадиях сборки) и на систему низкого давления (отдельных наноблоков с фабрикаторами). Архитектурой также предусмотрена связь с центральным компьютером по каналам, обеспечиваемым системой коннекторов, и система транспорта готовой продукции (см. рис. 6). Также предусмотрена система ребер-компенсаторов, т.к. перепады давления охладителя будут значительными.

Схематическая архитектура нанофабрикиРис. 7 Схематическая архитектура нанофабрики

Самое интересное, что нанофабрику Крис планирует изготавливать из алмазоида – универсального материала наноэры. С одной стороны к нанофабрике будут присоединены баллоны с сырьем: молекулами и атомами, а также охладителем. С другой – интегрированный СAD интерфейс для проектирования продукта.

Проектирование продукта будет производиться в системе СAD. Представьте себе, что к вашему ноутбуку присоединили небольшой ящичек размерами 0,5х0,5х0,5 м (см. рис. 7). Далее на компьютере запускают программу типа 3D Studio MAX и предлагают вам что-нибудь нарисовать. Например, стеклянный шар. Вы рисуете его, указывая тип стекла, его характеристики, цвет, плотность и пр. – и в результате из ящичка выходит нарисованный вами шар. Теперь вы изменяете тип материала, из которого изготовлен шар, на, например, «свинину» – и из ящичка через время выпадает идеально круглый шар из свинины…

Вид нанофабрикиРис. 8. Вид нанофабрики (представление художников)

Для более продвинутых пользователей можно будет сделать конструирование собственных материалов и создание паттернов из различных атомов. Однако зачем делать шарики из свинины? Нарисуем лучше руку робота из алмазоида размерами менее 1 мкм с помощью стандартных инструментов, и присоединим ее к нашему шару (только размерами поменьше, скажем, 1 мкм), оснастив его механокомпьютером (тоже стандартным инструментом) и добавив «батарейки» – наноробот готов! Зададим определенное количество, и из ящичка выйдет серия таких нанороботов (правда, вряд ли их можно будет увидеть невооруженным глазом). Или же, нажав на фабрике кнопку «replicate», мы через два дня получим ее копию. Кто-то скажет, что это долго. Посмотрим, сколько дней надо, чтобы каждый житель земли получил в подарок по нанофабрике:

ДЕНЬ/НАНОФАБРИК
  1. 1
  2. 2
  3. 4
  4. 8
  5. 16
  6. 32
  7. 64
  8. 128
  9. 256
  10. 512
  11. 1 024 ТЫСЯЧА
  12. 2 048
  13. 4 096
  14. 8 192
  15. 16 384
  16. 32 768
  17. 65 536
  18. 131 072
  19. 262 144
  20. 524 288
  21. 1 048 576 МИЛЛИОН
  22. 2 097 152
  23. 4 194 304
  24. 8 388 608
  25. 16 777 216
  26. 33 554 432
  27. 67 108 864
  28. 134 217 728
  29. 268 435 456
  30. 536 870 912
  31. 1 073 741 824 МИЛЛИАРД

Вот и получается, что на 62 день после начала репликации у всех жителей Земли будет по нанофабрике. Плохо это или хорошо – пока неизвестно, ясно одно: технология эта разработана таким образом, чтобы производить максимальное количество продукции за короткий срок.

Характеристики нанофабрики

Итак, что мы имеем? Алмазная фабрика 0,5х0,5х0,5 метра может выпускать продукт размерами 10,5х10,5х10,5 сантиметров и весить (при условии того, что продукт также изготовлен из алмазоида) 4 килограмма. Производственный процесс займет около трех часов. При этом продукт будет иметь упорядоченную структуру вплоть до атома. Репликация подобной фабрики займет около двух дней. При этом стоимость продукта будет зависеть только от стоимости сырья, из которого изготовлены продукты. Мощность фабрики составляет около 200 кВт. Фабрика полностью автоматизирована и будет соединяться с персональным компьютером, образуя производственный комплекс. Человек-оператор может создавать различную конструкцию продукта в специальной CAD-программе, подобно тому, как на сегодняшний день создают чертежи деталей машин. Фабрика повторит конструкцию оператора с точностью до атома. В проекте Крис Феникс заостряет внимание на том, что фабрика, благодаря своим размерам, может стать основой производственного комплекса любого частного лица.

Из этого можно сделать один вывод – столь мощного орудия производства у человечества еще не было, и с его появлением производственный процесс сведется к разработке самого продукта. Вероятно, что в квартирах будущего вместо холодильника будет стоять нанофабрика, специализированная под производство продуктов питания и изысканных деликатесных блюд, а в мире будет ходить информационная валюта, с помощью которой можно будет купить файлы с новыми продуктами, предметами и пр. Не забудем и спам! Толпы рекламных агентов, вылезающие из нанофабрик, соединенных к всемирной товарообменной сетью, будут будить вас каждое утро. Зато друзья всегда смогут переслать вам не только фотографии, находясь в новом путешествии, но и вполне реальные сувениры… одним словом:

Добро пожаловать в наноэру!

Перевод и комментарии Свидиненко Юрия

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.7 (23 votes)


Хасим аватар

Утопия. Утопия. И еще раз утопия.

«Вероятно, что в квартирах будущего вместо холодильника будет стоять нанофабрика, специализированная под производство продуктов питания.»

А во сколько выльется тот же шар из свинины. В статье сказано, что затраты пойдут лишь на материал, а как же энергия? Не видел что-то подсчетов на эту тему, или она из неоткуда возьмется. Я еще раз говорю, что создавать что-то обыденное на нанофабриках никто не будет так как это не рентабельно. Дешевле вырастить десяток свиней, чем собрать атом за атомом 1 килограмм свинины. Неужели автор этого не понимает? Или это надежда на термоядерную энергию? Тогда понятно. Но вот беда: ее еще не научились вырабатывать, и за последнии двадцать лет не шибко-то продвинулись. Так что не будем делить шкуру не убитого медведя. А без этой шкуры ничего из сказанного в данной статье быть не может.

artyukhov аватар

Да сколько можно всюду про термоядерную энергию говорить :)

Мы с Вами тоже являемся нанофабриками, правда – крайне трудно программируемыми, и все свои энергетические потребности вполне способны обеспечить сами.

Что касается «дешевле вырастить» – оценки стоимости делались неоднократно, хоть тем же Робертом Фрайтасом. Его оценка – менее $1 за килограмм продукта. Сколько стоит вырастить килограмм свиньи?

Хасим аватар

Насчет «менее $1 за килограмм продукта», то не уверен, дайте ссылки если не трудно. А термоядерная энергия это будующее (так как все другие запасы топлива, даже ядерного, сильно ограничены). Но это мои данные, если есть что-то реальное по теме энергетики будующее то пожалуйста поделитесь. Про сравнения организма и нанофабрики то спору нет. Хоть нам пока это не доступно, но я это вполне принимаю, но то, что я писал относится к нанофабрике описанной в данной статье. А исходя из этого прошу говорить не в общих чертах, а по конкретному материалу. P.S. Кроме Роберта Фрайтаса еще кто нибудь есть?

artyukhov аватар

Насчет «менее $1 за килограмм продукта», то не уверен, дайте ссылки если не трудно.

Ссылок давать не буду. Картошка стоит 10 р. за килограмм и производит себя сама, что уж говорить об оптимизированной нанофабрике. Для этого хватает энергии солнечного света, улавливаемой её листьями.

то, что я писал относится к нанофабрике описанной в данной статье.

Цитата: «200 КВт» – это примерно как если все люди в моём подъезде одновременно решат попить чай. Очевидно, уже сегодняшние энергетические технологии это допускают.

А термоядерная энергия это будующее (так как все другие запасы топлива, даже ядерного, сильно ограничены).

Это почему же запасы топлива для термоядерной энергии не «сильно ограничены»? Количество дейтерия на планете имеет тот же порядок, что и урана, а добывать его не проще. Это всё ещё и при условии, конечно, что удалось создать эффективный реактор.

Хасим аватар

Ссылок давать не буду.
- Очень жаль.

Картошка стоит 10 р. за килограмм и производит себя сама.
- Конечно. Но для роста она использует помимо сырья еще и энергию Солнца, которую ей никто не лимитирует. Попробуйте вырастить картофель под искуственным (идентичным солнечному) освещением и посчитайте стоимость одного килограмма. К тому же картофелем используется ряд природных катализаторов – ферментов (они ускоряют процесс в миллионы раз) и не смотря на это требуется 4 – 5 месяцев для ее созревания. Подумайте сколь ко энергии за это время поглощается. И вспомните школьный курс физики, а именно закон сохранения энергии, а так же не совсем школьный курс – закон возрастания энтропии в закрытых системах. Это я к тому что картофель как и нанофабрика это открытые системы и энергию к ним надо подводить из вне. Что мы не замечаем у растений придется замечать у собственных творений, так как о них природа не заботится.

«200 КВт» — это примерно как если все люди в моем подъезде одновременно решат попить чай.
- А разве это мало? По-моему много, а если как говориться в статье нанофабрика будет у всех? То получается совсем уж нереально.

Это почему же запасы топлива для термоядерной энергии не «сильно ограничены»? Количество дейтерия на планете имеет тот же порядок, что и урана, а добывать его не проще. Это всё ещё и при условии, конечно, что удалось создать эффективный реактор.

– Проблемы действительно серьезные, начну по порядку. Термоядерный реактор будет сжигать дейтерий и литий. Это общеизвестно. Вот некоторые цифры. Реактор с мощностью 1 ГВт сжигает около 100 килограмм дейтерия и 300 килограмм лития в год. На производство термоядерными станциями такого количества энергии какое вырабатывается сеичас во всем мире потребуется 1500 тонн дейтерия и 4500 тонн лития в год. Содержания в воде этих элементов соответственно 0.015% и 0.0000002%. Кроме того запасы лития оцениваются в 10 миллионов тонн. Хватит на долго. Есть лишь две проблемы: 1. Добыча дейтерия из воды, 2. «создать эффективный реактор». К сожалению как я уже писал в других комментариях здесь мы за последнии двадцать лет не особо продвинулись. Однако это далеко не первые проблемы человечества, уверен – они нам по плечу.

artyukhov аватар

«Лишь» две проблемы – ну тут Вы сами отлично объяснили, что значит это «лишь».

Для роста картошки хватает энергии солнечного света. А под искусственным её выращивать я и не предлагаю. Впрочем, так или иначе, вся энергия, которую мы производим и потребляем, либо ядерная, либо солнечная (растения, животные, нефть, солнечные батарейки), либо вырабатывается гигантской тепловой машиной «океан-атмосфера-гравитация-солнце» (ГЭС, ветряные генераторы).

Что касается ферментов – а кто предлагает пытаться построить нанофабрику, не используя катализ? Другое дело, что природные ферменты не являются каким-то «венцом творения», и можно придумать что-то более эффективное.

Сколько энергии поглощается за 4–5 месяцев, в течение которых картошка растёт – ровно столько, сколько нужно для «сборки» картофелины (как измерить – например, сжечь картофелину). Остальная – а это бОльшая часть – уходит обратно.

Главное – знать, _как_ всё это сделать.

Хасим аватар

Разговор затягивается, но я это люблю.

Хасим аватар
Для роста картошки хватает энергии солнечного света. А под искусственным её выращивать я и не предлагаю.

 – А вы читали то, что я Вам писал раньше? Пример с искуственным освещением приведен лишь для того чтобы показать что 10 рублей за килограмм картофеля исходит от того, что мы сами не затрачиваем энергию на его сборку, а в нанофабриках придется тратить свою, а не дармовую энергию. Вот проблема то.

Впрочем, так или иначе, вся энергия, которую мы производим и потребляем, либо ядерная, либо солнечная (растения, животные, нефть, солнечные батарейки), либо вырабатывается гигантской тепловой машиной «океан-атмосфера-гравитация-солнце» (ГЭС, ветряные генераторы).

 – Солнечная = термоядерная. Солнечных батарей на Земле нам не хватит, а размешать их в космосе проблематично и не рентабельно (если интересно почему могу привести свои доводу т.к. в печати подобного не встречал, видно и так понятно что это абсурд). Так что возвращаемся к нашим баранам, а именно к термоядерной энергетики.

Сколько энергии поглощается за 4—5 месяцев, в течение которых картошка растёт — ровно столько, сколько нужно для «сборки» картофелины (как измерить — например, сжечь картофелину).

 – А вот и нет. Здесь закон возрастания энтропии во всей красе. То что описали вы, по сути дела машина со 100% процентным КПД, а это невозможно. Вот тут то основная наша задача: понизить КПД наших механизмов, замедлить энтропию, в общем более разумно использовать энергию. При сжигании картофеля энергии выделится намного меньше чем было затрачено на его сборку (разрушать, не строить), причем энергию которая выделится при сгорании мы не сможем полностью использовать, то есть полученное КПД еще меньше.

Что касается ферментов — а кто предлагает пытаться построить нанофабрику, не используя катализ?

 – Не заметил в статье даже упоминание катализаторов (не то, что уж ферментов), или я что-то просмотрел? Это по данной статье, но если Вы хотите говорить более обще, то пожалуйста, только предупредите заранее.

artyukhov аватар

сами не затрачиваем энергию на его сборку, а в нанофабриках придется тратить свою

Это Вам придётся, а мне не придётся – я поставлю солнечные батареи, которые точно так же будут накапливать «дармовую» энергию.

— Солнечная = термоядерная.

Конечно, только есть всё-таки разница между энергией света от самоподдерживающегося взрыва и тепловой – от гипотетического управляемого термоядерного реактора.

Солнечных батарей на Земле нам не хватит, а размешать их в космосе проблематично и не рентабельно (если интересно почему могу привести свои доводу т.к. в печати подобного не встречал, видно и так понятно что это абсурд).

На что не хватит? Почему не хватит? Почему не рентабельно? Откуда такая уверенность?

«Сколько энергии поглощается за 4—5 месяцев, в течение которых картошка растёт — ровно столько, сколько нужно для «сборки» картофелины (как измерить — например, сжечь картофелину).» — А вот и нет. Здесь закон возрастания энтропии во всей красе. То что описали вы, по сути дела машина со 100% процентным КПД, а это невозможно.

  1. А вот и да, 2) см. следующее предложение после процитированного. То, что описал я, по сути дела, называется «уравнение материального баланса».

При сжигании картофеля энергии выделится намного меньше чем было затрачено на его сборку (разрушать, не строить)

Это просто ошибочное утверждение. Поскольку картофель собирается из воды, углекислого газа и азота – уже зафиксированного бактериями в виде аммиака – (остальное – так, примеси), а при сгорании превращается в воду, углекислый газ и оксид азота, то энергии (при правильном сгорании) должно выделяться даже больше.

причем энергию которая выделится при сгорании мы не сможем полностью использовать, то есть полученное КПД еще меньше.

Опять-таки, читайте внимательно. Сжигание предлагалось только для измерения запасённой энергии (это ещё называется «калориметрия»).

— Не заметил в статье даже упоминание катализаторов (не то, что уж ферментов), или я что-то просмотрел? Это по данной статье, но если Вы хотите говорить более обще, то пожалуйста, только предупредите заранее.

  1. «не то, что уж ферментов» – странное предложение…
  2. А наноманипулятор, по-Вашему, не является катализатором? Вроде бы, даже школьному определению соответствует…

Согласно Вашим представлениям об энергетике структурированных химических систем, ни один фермент в человеческом организме просто не может работать – однако, они работают. Проблема в том, что фермент (наноманипулятор, нанофабрика и т.д.) не является тепловой машиной с холодильником, нагревателем и рабочим телом, поэтому такие простые рассуждения для этих систем неприменимы.

Хасим аватар
Это Вам придётся, а мне не придётся — я поставлю солнечные батареи, которые точно так же будут накапливать «дармовую» энергию.

 – Рад за Вас. Но позвольте не согласиться. Сейчас на Земле 6 миллиардов человек, и каждому дадут по нанофабрике. А питаться они будут от солнечных батарей. Ладно, допустим. А какой площади должна быть батарея чтобы обеспечивать одну нанофабрику? А 6 миллиардов? Это при том что на нанофабриках наши затраты энергии не ограничиваются. И возьмем еще один пример, газ, нефть, уголь – это по сути дела накопления солнечной энергии за сотни миллионов лет, а на сколько нам их хватило? И последнее, насколько мне известно материал для солнечных батарей довольно дорог, во что выльется строительство такого масштаба.

 – Про «космические» солнечные батареи расписывать много не буду хватит и того, что при своей площади (явно не малой) они будут иметь неплохие шансы столкнуться с космическими телами разной величины, к чему это приведет, надеюсь описывать не надо.

Конечно, только есть всё-таки разница между энергией света от самоподдерживающегося взрыва и тепловой — от гипотетического управляемого термоядерного реактора.

 – Конечно, термоядерный реактор удобней.

На что не хватит? Почему не хватит? Почему не рентабельно? Откуда такая уверенность?

 – Строго говоря ни на что не хватит. Вспомните всевозрастающие потребности человека в энергии, а также экспоненциальный прогресс, и если не сложно примените к тому времени когда нанофабрики будут в реальности.

 – Для справки, я не против нанофабрик, я против той научнофантастической сказки что пытаются за них выдать.

При сжигании картофеля энергии выделится намного меньше чем было затрачено на его сборку (разрушать, не строить)

Это просто ошибочное утверждение. Поскольку картофель собирается из воды, углекислого газа и азота — уже зафиксированного бактериями в виде аммиака — (остальное — так, примеси), а при сгорании превращается в воду, углекислый газ и оксид азота, то энергии (при правильном сгорании) должно выделяться даже больше.

 – Спасибо за замечание. Честно говоря забыл. Но Вы и так поняли что я хотел сказать, а если не поняли то объясню. Под энергией «на сборку» картофеля я понимаю общую энергию затраченную на процесс сборки сложных молекул из отдельных атомов, при этом для меня нет разницы кто именно собрал молекулу, главное что получилось и сколько энергии на это затрачено.

1. «не то, что уж ферментов» — странное предложение… 2. А наноманипулятор, по-Вашему, не является катализатором? Вроде бы, даже школьному определению соответствует…

 – Катализаторы и ферменты это как лук и снайперская винтовка, только разница больше. А за наноманипулятор – спасибо.

Согласно Вашим представлениям об энергетике структурированных химических систем, ни один фермент в человеческом организме просто не может работать — однако, они работают.

 – Могут, и работают. А работа их в том чтобы максимально повысить КПД, но сравнять его со 100%-ми, или превзойти этот барьер они не могут (а то это уже вечный двигатель получается). Или Вы не согласны?

Проблема в том, что фермент (наноманипулятор, нанофабрика и т.д.) не является тепловой машиной с холодильником, нагревателем и рабочим телом, поэтому такие простые рассуждения для этих систем неприменимы.

 – Законы физики работают, и работают везде одинаково, поэтому если мы можем рассуждать о волновой функции Земли нет запрета и здесь, на то они и законы.

Хасим аватар

Перечитал Ваши сообщения за 29 число и нашел кое что интересное, что не заметил ранее.

Что касается ферментов — а кто предлагает пытаться построить нанофабрику, не используя катализ? Другое дело, что природные ферменты не являются каким-то «венцом творения», и можно придумать что-то более эффективное.

Современная химия пытается повторить природные ферменты (не особо удачно, как я знаю), а Вы предлагаете их еще и улучшить. Это больше похоже на большую мечту химиков. Вы не находите? А термоядерный синтез – это большая мечта физики. Интересно получается.

Но чтобы не быть просто мечтателем обосную свой выбор: энергии безразлично что и как соединять, в этом ее преимущество перед ферментами, которые как Вы знаете строго специализированы. Вот и получается, что для ускорения всего разнообразия реакций потребуется не меньшее разнообразие ферментов. Чтож теперь моделировать миллиарды специализированных ферментов? Я уверен Что у Вас есть обоснования для Вашего выбора, приведите их если не трудно.

За одно и свои сообщения перечитал и нашел опечатку (30-е августа). Простите великодушно.

Вот тут то основная наша задача: понизить КПД наших механизмов, замедлить энтропию, в общем более разумно использовать энергию.

Следует читать не «понизить КПД», а «повысить КПД», странно, что Вы этого не заметили.

artyukhov аватар

… материал для солнечных батарей довольно дорог … химия пытается повторить природные ферменты (не особо удачно, как я знаю) …

Странно это – рассуждая о нанофабриках будущего, предполагать, что все остальные технологии останутся на сегодняшнем уровне.

— Законы физики работают, и работают везде одинаково, поэтому если мы можем рассуждать о волновой функции Земли нет запрета и здесь, на то они и законы.

Разные законы физики работают везде по-разному. И хотя паровая машина подчиняется законам Карно, то биологические молекулярные машины действуют по другому принципу: вместо нагревателя и холодильника там используется свободная энергия химических связей. И то же самое – с предполагаемой нанофабрикой.

Так что прежде, чем утверждать, «нанофабрики эти ваши – бред, поскольку не соответствуют законам термодинамики», стоит подробнее ознакомиться с тем, как именно эти законы видоизменяются при переходе от макромира к миру молекулярных машин. Потому что реально существующие биохимические механизмы как будто бы тоже не возможны с точки зрения школьной термодинамики.

Хасим аватар

… материал для солнечных батарей довольно дорог… химия пытается повторить природные ферменты (не особо удачно, как я знаю)…Странно это — рассуждая о нанофабриках будущего, предполагать, что все остальные технологии останутся на сегодняшнем уровне.

С данной точки зрения и термоядерный реактор вполне возможен в будущем. Осталось выяснить, что более удобно. И хотелось бы всетаки выяснить почему лично Вы придерживаетесь только химических способов решения проблемы.

Разные законы физики работают везде по-разному.

Но не противоречат друг другу, заметьте. Иначе возникают мысли о их несостоятельности.

Потому что реально существующие биохимические механизмы как будто бы тоже не возможны с точки зрения школьной термодинамики.
Чем это «существующие биохимические механизмы» не угодили термодинамики? По подробней пожалуйста.

artyukhov аватар

Но не противоречат друг другу, заметьте. Иначе возникают мысли о их несостоятельности.

Противоречат – когда их начинают использовать вне рамок их применимости.

Чем это «существующие биохимические механизмы» не угодили термодинамики? По подробней пожалуйста.

Угодили, просто не термодинамике тепловых машин, о которой Вы рассуждаете.


У меня сейчас нет никакой возможности излагать здесь основы энергетики биохимических процессов и объяснять, в чём отличие структурно организованных химических систем от тепловых машин. Поищите материалы по АТФ и работе ферментов.

Хасим аватар
Поищите материалы по АТФ и работе ферментов.

Да я лучше вспомню процесс биосинтеза белка, где работают и ферменты и молекулы АТФ. Вспомнил. «Процесс синтеза белковой молекулы требует больших затрат энергии. На соединение каждой аминокислоты с т-РНК расходуется энергия одной молекулы АТФ.» Кстати это тот самый процесс который приводится в пример нанотехнологами как биологическая нанофабрика. Здесь есть и наномеханизм (рибосома), «допинг» (фермент синтетаза), и программа сборки (и-РНК) и тем не мение затраты энергии не малые. Но ведь здесь соединяются молекула за молекулой, а ведь мы хотим атом за атомом. Затраты возрастут на порядок. Или что-то опять не так. Я конечно лезу не в свою область, это Вы меня неплохо выманили, но всеже интересно, неужели я опять что-то не так понял. И коль тема перешла в Вашу область знаний мне снова кажется уместным задать вопрос который Вы почему то игнорируете:

И хотелось бы всетаки выяснить почему лично Вы придерживаетесь только химических способов решения проблемы.

Anonymous аватар

Здравствуйте! Может я не совсем в тему ваших выступлений. Но информация меня очень взволновала. Как и Ваш сайт. Я специалист по Нейро-лингвистическому программированию (НЛП). Очень хороший специалист. Давайте проразмышляем как нам реализовать побыстрее вот такие задумки отдельных энтузиастов.

Например, есть стратегия организации мышления «Уолта Диснея». Ее суть заключается в последовательной организации информации о продукте с 3-х точек восприятия: мечтателя, критика, реалиста. Эта стратегия применялась У. Диснеем (да и другими эффективными людьми для реализации планов в короткие сроки.

Таким образом, есть полуфабрикат: Проект Нано-фабрики. Давайте на вашем сайте организуем технологическое решение, что-то вроде форума специалистов по созданию готовых проектов. По крайней мере, помечтаем и об этом.

Виктор Николаевич Савицкий, тренер НЛП http://www.mpn.ru

Smollet аватар

После позиции критика от планов мечтателя не останется. Ничего. А реалисту придется думать. Долго думать как исправлять эту ситуацию не меняя законов. Законов мироздания и экономики. И круг вы по нормальному не замкнете. Потому что слишком уж большой разрыв мечты с реальностью.

Так же вы не найдете ресурсов для реализации самого проекта на данном сайте и в данной группе, а исполнение практически не будет зависеть от планирующих. Тут кажется проблема не в восприятии проблемы создания нанофабрики и выборе оптимальных вариантов действий, и тремя стульями и сменой поз вряд ли решиться… А мечтать оно конечно не вредно (и об этом в том числе), только этим все кто пишут статьи и дисертации занимаются – достаточно посмотреть по ключевым словам “область возможного применения”.

Хасим аватар

НЛП – это отлично, сам увлекаюсь, предпочитаю быть реалистом – больше усваиваешь. Идея мне нравится, можно разработать.

Anonymous аватар

Спасибо… счас размышляю о путях организации решений…

Виктор С.

Anonymous аватар

Думаю практичнее будет собрать разумную наноколонию – самоподдерживающуюся наноботами CPU. Платформы, совместимой x86 и поддающийся модификации – путём передачи схемы построения чипсета следующей версии…

Anonymous аватар
Во многом не согласен с мнением Хасима. По вашему все упирается в невозможность обеспечить все фабрики энергией, на сегодняшний день это так, но ввиду тех возможностей которые открываются, все силы будут брошены на ликвидацию нехватки энергии, будут использоваться все возможные источники и по мере увеличения выработки энергии и снижения ее стоимости все большее количество людей сможет пользоваться фабриками, а производимые предметы будут определяться именно стоимостью энегрии, в начале при высокой стоимости это будет различная дорогая продукция (электроника или еще что-то), при дальнейшем снижении стоимости энергии, возможно, люди смогут собирать и еду. На первых порах, я думаю, вполне возможно активное использование ядерной энергии, а рано или поздно человечество создаст и термо-ядерный реактор. К тому же есть вариант использования топлива внеземного происхождения, и это уже в ближайшем будущем вполне возможно. Считаю, что заявления о том что это утопия, могут принести большой вред, надо не кричать что это не возможно, а искать способы преодалеть все трудности которые сейчас мешают реализовать этот проект, в прошлом веке в нашей стране, генетика считалась лже-наукой, а сегодня – это одна из передовых наук, которая приносит огромную пользу человечеству и принесет еще большую в будущем.
Anonymous аватар

Картошка стоит 10 р. за килограмм и производит себя сама. — Конечно. Но для роста она использует помимо сырья еще и энергию Солнца, которую ей никто не лимитирует. …

Ну а почему бы не сделать так, чтобы нанофабрика тоже бы использовала энергию солнца? Например, пусть нанофабрика создаст солнечные батареи за платную энергию, а потом будет использовать их для производства других продуктов уже безплатно.

nikst аватар

Вот как раз к этому и призывает наш выдающийся академик – Жорес Алферов: Давайте, говорит, солнечные энергоустановки поставим на конвейер – http://www.nanonewsnet.ru/…-na-konveier

Хасим аватар

Anonymous Вы правы в одном – на Земле для этих целей можно использовать только энергию солнца. Все остальные виды энергетики непременно приведут к перегреву земли (глобальному потеплению). Есть вариант по размещению станций в космосе – ну, это уже другая история. Что касается солнечных батарей и нанофабрик – советую прикинуть, хотя б примерно, соответствие между площадь поверхности с.б. и временем ее работы (вспомните как долго созревает картошка). Придется либо делать огромную площадь с.б. для каждой нанофабрики, либо ждать месяцами. Первое – ограничивает количество нанофабрик, второе – сводит на нет их качество.

Anonymous аватар

Нанофабрика может и утопия, но уж никак не от мощности потребляемой энергии. Нельзя рассуждать с позиций сегодняшнего дня, энергия сегодня дорога, но технологии и с этой стороны будут развиваться, и термоядерная-это не предел – это просто самое ближайшее будущее.

Anonymous аватар

бред немножко. Даже не немножко))) особенно прикольнуло, что каждый получает в распоряжение «нанофабрику»)) да даже если не каждый, достаточно единственного что бы уже безповоротно повернуть историю планеты в любое для него нужное русло.

лично мне ничто не помешало бы тогда собрать атомную бомбу размером с квартиру и «потестить, а что будет…» или придумать еще что нибудь поинтереснее)

p.s. даже если и будут такие «нанофабрики» то люди врядли узнают о их существовании, если только когда мир уже изменится до неузнаваимости и всем будет паралельно до возможностей этих устройств

Anonymous аватар

зря вы так… между прочим это единственный способ на пути к биомеханике. вся цивилизация когда нить задумаемтся о том что планета обречена на гибель это даже не экологическая катастрофа а просто бональное столкновение с метеоритом. нужны будут технологии способные перенести человеческое тело в другие миры и системы. во время пожара проще выносить просто гардероб а не весь шкаф. наше тело это всего лишь оболочка которое очень быстро устаревает. и по всем разумным соображениям его либо нужно потдерживать или модифицировать для меньшего энерго потребления. либо отказаться полностью. наше тело это всего лишь сосуд для нашего разума. разум это единственное что имеет представление о материе и времени…

P/s разум это самый мощный и универсальный вид энергии…