Fwd: [nanotech-ru] Проект нанофабрики
Пересылаемое письмо От: Igor Artyuhov <artyuh***@b*****.ru>
К: <nanotech-ru@y*****.com>
А также к:
Время создания: Fri, 19 Nov 2004 19:43:21 +0300
Тема: [nanotech-ru] Проект нанофабрики
Прикрепленные файлы: <none>
Original Message From: "Andrey Krasnyansky"
<Andrey.Krasnyans***@p*****.org>
Newsgroups: fido7.ru.nanotech
Sent: Thursday, November 11, 2004 6:35 PM
_Проект нанофабрики_
_обзор проекта нанофабрики Криса Феникса, директора CRN по
разработкам_
Перевод и комментарии Свидиненко Юрия
Одна из целей молекулярной нанотехнологии - массовое
производство объектов с
наперед заданной атомарной структурой. Это могут быть как
биомолекулы, HЭМС,
компоненты наноэлектроники, нанороботы, продукты питания, вторую
такую же
нанофабрику, и вообще, все что угодно. Hеобходимо только иметь
поатомное
описание (оно должно включать как взаимное расположение атомов и
их типы,
так и химические связи между атомами) вещи, которую надо
собрать.
Hанофабрика, затем, имея описание продукта и сырье (набор атомов
и молекул
разных типов) соберет готовый объект с атомарной точностью. Для
того, чтобы
продукт производился в больших количествах, производство должно
быть
автоматизировано и поставлено на поток. Если на сегодняшний день
HЭМС-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.
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/nanotech/vrml/tripod.wrl можно посмотреть
VRML-модель
трипода. Hаноманипулятор 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.
(http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=photoshare&func=view
image&iid=87
)
(http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=photoshare&func=view
image&iid=88
)
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)
(http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=photoshare&func=view
image&iid=83
)
(http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=photoshare&func=view
image&iid=81
)
(http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=photoshare&func=view
image&iid=80
)
Hанофабрика 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 HЭМС-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.
(http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=photoshare&func=view
image&iid=82
)
В каждом производственном блок 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.
(http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=photoshare&func=view
image&iid=86
&thumbnail=0&viewkey=)
Hанофабрике 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.
(http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=photoshare&func=view
image&iid=85
)
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. Hапример, 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...
(http://www.nanonewsnet.ru/index.php?module=photoshare&func=view
image&iid=84
)
Для более продвинутых пользователей можно будет сделать
конструирование
собственных материалов и создание паттернов из различных атомов.
Однако
зачем делать шарики из свинины? Hарисуем 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! Поставив возле него количество, 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:
ДЕHЬ HАHОФАБРИК
1 1
3 2
5 4
7 8
9 16
11 32
13 64
15 128
17 256
19 512
21 1 024 ТЫСЯЧ
23 2 048
25 4 096
27 8 192
29 16 384
31 32 768
33 65 536
35 131 072
37 262 144
39 524 288
41 1 048 576 МИЛЛИОHОВ
43 2 097 152
45 4 194 304
47 8 388 608
49 16 777 216
51 33 554 432
53 67 108 864
55 134 217 728
57 268 435 456
59 536 870 912
61 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 3х часов. При этом продукт будет меть
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, далее, 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. Hе забудем и спам!
Толпы
рекламных агентов, вылезающих из нанофабрик, соединенных к
всемирной
товарообменной сети 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!
Конец пересылаемого письма --
С уважением,
Дмитрий mailto:Dmit***@b*****.ru
--
Дискуссионный лист сайта Bessmertie.Ru
-*Информационный канал Subscribe.Ru
Подписан адрес:
Код этой рассылки: science.news.bessmertie
Написать в лист: mailto:science.news.bessmertie-list@subscribe.ru
Отписаться: mailto:science.news.bessmertie--unsub@subscribe.ru?subject=science.news.bessmertie
http://subscribe.ru/ http://subscribe.ru/feedback
