Co jsou to vlastně nanotechnologie: Rozsáhlý "manuál" o historii i budoucnosti

V roce 2040 si přes internet koupíte kód, vsunete plast a vodivé molekuly do nanoboxu a vzápětí z něj budete moci vyjmout počítač. Hmota se stane softwarem. Kdo četl nedávno vydaný překlad románu Diamantový věk od Neala Stephensona, pro toho to jistě není překvapením. Je to pouze fantazie autorů science-fiction, nebo blízká realita? Přinášíme rozsáhlý materiál o nanotechnologiích, který se objevil v říjnovém čísle časopisu Internet.

Co jsou to vlastně nanotechnologie: Rozsáhlý "manuál" o historii i budoucnosti


V roce 2040 si přes internet koupíte kód, vsunete plast a vodivé molekuly do nanoboxu a vzápětí z něj budete moci vyjmout počítač. Hmota se stane softwarem. Kdo četl nedávno vydaný překlad románu Diamantový věk od Neala Stephensona, pro toho to jistě není překvapením. Je to pouze fantazie autorů science-fiction, nebo blízká realita? Přinášíme rozsáhlý materiál o nanotechnologiích, který se objevil v říjnovém čísle časopisu Internet (http://www.inetmag.cz)

O nanotechnologii, která stojí za těmito high-tech kouzly, se často mluví - stejně jako o robotice a genetickém inženýrství - jako o oboru 21. století. Nanometr je miliardtina metru, což znamená, že je stokrát kratší než vlnová délka světla. Konstrukčními prvky nanotechnologie jsou molekuly a dokonce i samotné atomy. Podle názorů vědců a futurologů toto nové odvětví v příštích dvaceti letech výrazně změní život člověka.
Dnes už je jisté, že možnosti mikrotechniky se podle Moorova zákona kolem roku 2010 vyčerpají. Na její místo s největší pravděpodobností nastoupí tato nová technologie, která v sobě v sobě integruje poznatky nejen z elektroniky a mikrosystémového inženýrství, ale i chemie, biochemie, optiky a biologie, přičemž, jak už jsem naznačil, pracuje s rozměry lidskému zraku nedostupnými.

Feynmanovovo proroctví
Vizi nanotechnologie nastínil na konci 50. let geniální americký fyzik Richard Feynman (http://www.scs-intl.com/online/), jenž se vědeckého světa s drzostí sobě vlastní zeptal: “Proč ještě neumíme zapsat všech dvacet čtyři svazků Encyklopedie Britanniky na špendlíkovou hlavičku?” S jeho vpravdě historickou přednáškou nazvanou “There‘s Plenty of Room at the Bottom”, pojednávající o tom, že v budoucnosti člověk dokáže sestavovat neobyčejně miniaturní zařízení schopné manipulovat s jednotlivými atomy, se můžete seznámit na adrese http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.html.
Feynman zvláště poukázal na skutečnost, že celá živá příroda pracuje na úrovni atomů a molekul. Člověk teprve před nedávnem nahlédl do tajemství základních biochemických pochodů, když se mu podařilo dešifrovat genetické kódy rostlin i živočichů (triumfem bylo rozluštění lidského genomu). Ale příroda právě na základě těchto zákonitostí dokáže už miliony let “stavět” obrovské množství organismů, od bakterií a rostlin, přes neobyčejně rozmanitou a početnou třídu hmyzu a živočichů, až po samotného člověka. A byl to právě Feynman, kdo položil užaslému vědeckému světu otázku: jestliže to zvládne příroda, proč ne my?
Avšak v 50. letech, nesoucích se ještě ve znamení poctivé staré elektroniky, ho nikdo ze seriózních vědců nebral vážně. Následující dvě desetiletí přinesla miniaturizaci. Počítače daly sbohem rozměrným sálům a díky mikroprocesorům začalo jejich vítězné tažení světem, objevila se teorie uspořádání molekul a rastrovací kvantový mikroskop, pomocí něhož člověk mohl poprvé proniknout do světa nanorozměrů, tedy rozměrů minimálně desettisíckrát menších než je špička špendlíku. Počátek 90. let znamenal, vedle bouřlivé komputerizace a nástupu internetu, rozvoj mikrosystémového a genetického inženýrství a první úspěšné pokusy technologií v měřítku nanometru (http://www.physics.purdue.edu/nanophys/).

Stroje stvoření
Jestliže je Feynman považován za zvěstovatele nanotechnologie, apoštolem jeho vizí se stal kontroverzní americký fyzik K. Eric Drexler (http://www.imm.org/DrexlerCV.html). Právě on v knize Stroje stvoření – nástup éry nanotechnologie (Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology, 1986) rozpracoval s obdivuhodnou invencí myšlenku nanotechnologické revoluce a popsal svět miniaturních umělých systémů, jakýchsi neuvěřitelně malých stroječků neboli nanorobotů, které se budou podobat živým organismům nejen schopností reprodukce, ale i vzájemnou komunikací a sebezdokonalováním, přičemž jejich velikost se bude pohybovat na molekulární úrovni (text knihy viz http://www.foresight.org/EOC/index.html).
Drexler podrobně popsal, jak tyto neviditelné nanosystémy (neboli assemblers) budou schopny molekulu po molekule postavit všechno, co jim předem stanovený program zadá, od počítačů a kosmických sond, po dálnice a mrakodrapy. Další možnosti těchto supertrpasličích strojů ještě zřetelněji vykreslil v knize Nanosystémy (Nanosystems, 1992, podrobný průvodce viz http://www.zyvex.com/nanotech/nanosystems.html). Timothy Leary, známý svým bezmezným technokratickým optimismem, v souladu s Drexlerovými teoriemi dodává: “S úspěchem nanotechnologie by se svět stal místem nepředstavitelné hospodářské hojnosti. Bylo by například možné vytvořit jakýkoli předmět jen z prachu a slunečního svitu. Reparační buněčné mechanismy, vetknuté do každé buňky lidského těla, by mohly zpomalit či úplně zvrátit účinky bolestí a chorob. Stavba tryskových motorů by se stala záležitostí jedné minuty, vyrostly by znenadání a dokonale jako krystaly z kapalných roztoků obsahujících nanostroje. Neomezeně.”
Můžeme sice polemizovat s názorem, do jaké míry byl Leary blouznivcem oslněným možnostmi nových technologií, ale jedno je jisté: nanotechnologie, neboli zkráceně nanotech, otvírá potenciálně před lidstvem tak nedozírné možnosti, že se o nich donedávna nezdálo ani nejodvážnějším futurologům.

Ostře sledovaná technologie
Feynman a Drexler (o Learym nemluvě) byli ve vědeckém světě považováni tak trochu za blázny. Prudký rozvoj oblastí “new technology” jim však začátkem 90. let začínal pomalu, ale jistě dávat za pravdu: v roce 1990 vědecký tým společnosti IBM napsal pomocí tunelového skenovacího mikroskopu logo své firmy na niklový plát 35 izolovanými xenonovými atomy. V dalších letech se k této elegantní, nicméně nepříliš využitelné frajeřině přidaly daleko závažnější objevy: byly sestaveny první uhlíkové nanotrubičky a demonstrováno vedení elektrického proudu jednou molekulou. V laborkách velkých amerických společností a univerzit se podařilo sestrojit první nanomechanismy, jakými jsou například osičky deset tisíckrát tenčí než lidský vlas, neviditelná molekulová ložiska s ultranízkým třením, nanovláček, jezdící po jedné koleji, nebo první nanotranzistory využívající výhodných vlastností fullerenů.
Z fantazie se postupně stává skutečnost. To, že se objevy a výdobytky nanotechnologií takřka týden co týden objevují ve vědeckých periodikách, je již samozřejmostí. Dokonce se tvrdí, že situace, která v tomto atraktivním oboru v současnosti vládne, připomíná rozmach strojírenství a železnice v druhé polovině 19. století, ovšem s tím rozdílem, že dnešní rozvoj nanoinženýrství probíhá mnohem rychleji.
Nejen vědcům, ale i politikům je čím dál víc jasnější, že vstup této technologie do lidského života na sebe zřejmě nedá dlouho čekat. Bývalý americký prezident Bill Clinton na začátku roku 2000 vyhlásil federální program koordinace všech amerických výzkumů v oblasti nanotechnologie (National Nanotechnology Initiative - NNI), v němž tuto oblast označil za jednu ze státních priorit. V letošním roce se k tomuto programu přihlásil i jeho nástupce George W. Bush, který hodlá ze státních zdrojů uvolnit další stovky milionů dolarů na podporu rozvoje nanotech (http://www.nano.gov/).

Objev století: fullereny!
“Stojíme na počátku doby uhlíkové,” řekl nedávno britský spisovatel Arthur C. Clarke, když odpovídal na otázku, co v příštích sto letech nejvíce změní svět. Clarke, který navrhl koncepci spojovacích družic a napsal řadu veleúspěšných vědeckofantastických knih a scénář k světoznámému filmu 2001: Vesmírná odyssea, měl na mysli fullereny, obří molekuly, jež od svého objevu v roce 1985 nepřestlávají fascinovat vědecký svět. Jedná se vlastně o třetí formu čistého uhlíku (vedle tuhy a diamantu). Nejznámější je tzv. buckminsterfulleren (označovaný familiérně též buckykoule nebo buckymíč), v němž je šedesát atomů uhlíku uspořádáno do stejného vzoru, jaký má fotbalový míč (http://www.tu-darmstadt.de/fb/ch/PCIII/fulleren/fulleren.html). Název získal na počest amerického architekta R. Buckminstera Fullera, vynálezce geodetické kopule. Stojí za zmínku, že za objev fullernů získala v roce 1996 trojice vědců Robert F. Curl (USA), Richard E. Smalley (USA) a Harold W. Kroto (Anglie) Nobelovu cenu za chemii (http://www.nobel.se/chemistry/laureates/).
Ale proč je kolem fullerenů takový poprask? Snadná odpověď: jsou totiž obrovským příslibem pro rozvoj nanotechnologie. Díky ideální chemické konfiguraci mají nanejvýš pozoruhodné fyzikální vlastnosti. Na jejich základě je možno vytvořit nejpevnější materiál, jaký kdy existoval. Jen si to představte: bude stokrát pevnější než ocel, ale jeho hmotnost bude přitom nepatrná! Je nepochybné, že tyto superpevné a superlehké materiály výrazně zasáhnou do všech oblastí technologií budoucnosti: neobejde se bez nich automobilový průmysl, letectví, stavebnictví, medicína a řada dalších oborů (http://www.nanocor.com/nclays/nanocomposites.htm).
Ale to zdaleka není všechno. Předpokládá se, že fullereny budou hrát prim i v počítačovém průmyslu, a to nejen při výrobě monitorů a televizních obrazovek nejvyšší kvality, ale zejména v konstrukci nesmírně rychlých procesorů.

Nanomechanika
Ve vývoji nanosystémů a nanosubsystémů bude záležet na přesném umístění každého atomu. Z tohoto důvodu je prvním úkolem vědců vyvinout dokonalé manipulátory, které jim operace s molekulami a atomy umožní provádět. Na tomto poli se uplatňuje především technologie Scanning Probe Microscope (SPM), umožňující spatřit atomy takřka v přímém přenosu. Na tenký hrot při ní působí jemné meziatomární síly, přičemž tento pohyb se detekuje pomocí laseru. Díky SPM tak lze nejen určit polohu jednotlivých atomů, ale dokonce i umisťovat atomy či molekuly na předem stanovená místa (atmilab.upol.cz/spm.htm). Jediné, co dosud dělá mnohým nanokonstruktérům těžkou hlavu, je zatím značná nepřesnost této technologie. Musíme si totiž uvědomit, že při vytváření těchto systémů technici nesmí chybovat více než v jednom případě z miliardy, což je zhruba přesnost, s jakou se kopíruje DNA při dělení buněk.
Většina pomůcek, jež má člověk k operacím v nanoprostoru k dispozici, jsou dosud značně těžkopádné – je to tak trochu, jako bychom chtěli vyšívat krajku na ubrousek pomocí jeřábu. Jedná se například o pinzetu o velikosti čtyř mikrometrů, jež dovoluje manipulovat biologickými strukturami v buňce a může být chápána jako jakýsi předstupeň nanorobotické ruky, schopné přemisťovat jednotlivé molekuly do libovolných struktur. Lze si ji představit jako známou robotnickou ruku z výrobních pásů, jenomže toto zařízení bude desetimilionkrát menší.
Jiným příkladem je ozubené nanokolečko s ultranízkým třením. V současné době může dosáhnout 350 tisíc otáček za minutu, ale v budoucnosti to bude podstatně víc: hovoří se až o deseti milionech otáček za minutu. Nanokolečko není pouhou hračkou, ale počítá se s ním, že najde uplatnění při vývoji spínačů pro optické počítače (http://www.chem.ucla.edu/dept/Faculty/gimzewski/id26.htm).
Základem pro sériové kreslení neuvěřitelně tenkých elektrických obvodů je nanopero. Umí psát čáry, jejichž tloušťka nepřesahuje velikost jedné molekuly. Podle druhu “inkoustu” bude možné vytvořit různé nanosenzory, využitelné jak v medicíně, tak při konstrukci molekulových tranzistorů, které budou znamenat revoluci v informačních technologiích. (Více informací o konstrukci těchto prvních nanomechanismů najdete na stránce Institute for Molecular Manufacturing - http://www.imm.org/).

Další kroky do budoucnosti
Jednoduché nanomechanismy, které spatřily světlo světa koncem 90. let, doplňuje v posledním době vývoj složitějších zařízení. Vědcům z Bell Labs se ve spolupráci s Oxfordskou univerzitou podařilo vytvořit první DNA motory, zařízení připomínající motorové pinzety, které jsou ovšem sto tisíckrát menší než špendlíková hlavička (http://www.bell-labs.com/org/physicalsciences/vg/dna/).
Zázračná molekula DNA, nesoucí informace všech organických buněk a udivující kreativní univerzalitou, nezajímá jen biotechnology a genetické inženýry. Její variabilní struktura z ní dělá nenahraditelný nástroj k vytváření zařízení pro nanotech. “Využili jsme toho, jak se kousky DNA s miliardami možných variant vzájemně spojují jediným možným způsobem jako částečky puzzle,” řekl fyzik Bernard Yurke, vedoucí týmu z Bell Labs. A dodává, že ke konstrukci DNA motorů ho inspiroval jeho vlastní objev proteinových motorů o velikosti molekul v živoucích organismech, řídících svalové smršťování a pohyb látek v buňkách (další využití DNA v nanotechnologii viz http://www.chem.nwu.edu/~mkngrp/index.html).
V laboratořích IBM se na jaře tohoto roku podařilo sestavit první tranzistor z uhlíkových nanotrubiček. Podle Toma Theise, ředitele fyzikálního výzkumu IBM, byl učiněn další z kroků, jenž v dalších letech povede nejen ke zmenšení a zrychlení počítačových čipů, ale i k náhradě křemíku při výrobě jejich polovodičových součástek (http://www.nanotechnologyholdingcorp.com/).
Karbonové nanotrubičky na bázi fullerenů na sebe poutají stále víc a víc pozornosti. Jsou to dutá uhlíková vlákna, která mohou být až 50 tisíckrát tenčí než lidský vlas a jež mají velmi výhodné fyzikální vlastnosti. Patří mezi ně především variabilita a nesmírně dobrá schopnost vést elektrický proud. Když se tyto trubičky sestaví do potřebných struktur s řadami otáček a smyček, může se z nich stát polovodič, což je v současnosti pravděpodobně nejslibnější oblast pro využití (http://www.rdg.ac.uk/~scsharip/tubes.htm, http://www.scf.fundp.ac.be/~vmeunier/carbon_nanotube.html). Vědci z týmu IBM pomocí nanotrubiček dokázali sestavit tranzistor, který je pětsetkrát menší než současné křemíkové tranzistory (http://www.research.ibm.com/nanoscience/nanotubes.html). Na konci srpna tohoto roku se dokonce vývojářský týmu IBM sestavil nejmenší logický obvod, jež tvoří dva tranzistory vyrobené z jedné molekuly karbonu.
Otázkou nyní je, jak uvést tuto nepředstavitelně malou technologii do sériové výroby. “Čím se náš tým zabývá, je hledání způsobu, jak tyto součástky vyrábět kvalitněji a rychleji,” řekl Tom Theis. “Největším předělem přitom je, že jsme pochopili princip, jak nahradit křemík v mikroelektronických součástkách.” Možná by nikoho nepřekvapilo, kdyby už v příštím roce vzniklo v Kalifornii “Nanotub Valley”.
Samostatným, slibně se rozvíjejícím odvětvím je vývoj nových nanomateriálů. Začátkem letošního roku výzkumný tým profesora Scotta Whitea z University of Illions vyvinul první materiál na bázi polymeru, který se dokáže automaticky sám opravit (http://www.beckman.uiuc.edu/faculty/swhite.html). Výzkum samoopravných materiálů, jež by byly schopny se samostatně regenerovat podobným způsobem jako kosti, probíhá např. na univerzitě v Evarstonu. Greg Olsonn, vedoucí tamní laboratoře, vytváří pomocí speciálního softwaru jakási kovová lega, schopná zapamatovat si svoji strukturu a vracet se v případě narušení do původního stavu (http://www.matsci.northwestern.edu/faculty/gbo.html).

Nanomedicína
Nejen ve vědeckém, ale i v populárním tisku se v souvislosti s nanotechnologií nejvíce píše o změnách v medicíně. Přesně kontrolované, řiditelné a programovatelné nanosystémy totiž umožní lékařům vykonávat v lidském organismu léčebné postupy na buněčných či dokonce molekulárních úrovních (http://www.foresight.org/Nanomedicine/). Příkladem mohou být nanochirurgické nástroje, které by dokázaly provádět operace v lidském těle zevnitř. Neal Stephnenson se ve svém románu Diamantový věk vyžívá v popisech skalpelu, jehož ostří má tloušťku přesně jeden atom, nanosond, snímajících 3-D obraz lidského těla zevnitř, či nanobotů, jež na molekulární úrovni upravují imunitní systém.
O nanorobotech schopných vyhledat a usmrtit virus nebo zničit nádorové onemocnění se však dnes píše nejen ve sci-fi románech, ale i vědeckém tisku. Probíhají například experimenty s programovatelnými tabletami, které mohou díky vestavěnému čipu vyhledat v organismu místo, kde má být aplikována léčebná látka.
“Vývoj inteligentních systému velikosti molekuly je klíčem k nové revoluci ve zdravotnictví,” řekl Mauro Ferrari, ředitel Centra po biomedicínské inženýrství (Center for Biomedical Engineering) na státní univerzitě v Ohiu, v rozhovoru pro časopis Technology Review (http://www.technologyreview.com/). A dodal, že právě díky nanotechnologii získá člověk v brzké době schopnost řídit pochody v buňkách, což může vést jak k značnému prodloužení lidského života, tak k rozšíření lidských možností.
V první fázi budou neviditelné “stroječky” dopravovat léky na přesně stanovené místo v těle, čímž se zabrání vedlejším účinkům (např. u cytostatik nebo hormonů). Takový nanobot, ne větší než červená krvinka, bude vybaven vestavěným čipem, pohonem, přijímačem a vysílačem signálů a samozřejmě zařízením, schopným dávkovat léky v příslušných cyklech. Povrch a tvar těchto nanobotů bude uzpůsoben tak, aby mohly rychle a efektivně proplouvat krevním řečištěm. Dávkovače, jež se budou pohybovat v lidském organismu jako titěrné ponorky, najdou uplatnění při léčbě kardiovaskulárních nemocí, zhoubných nádorů či v traumatologii.
Druhou fází vývoje nanomedicíny bude pravděpodobně vývoj kontrolovatelných, řiditelných a programovatelných nanosystémů a nanorobotů, které umožní v lidském těle vykonávat léčebné a rekonstruktivní zásahy na buněčných a molekulárních úrovních. Lékaři tak budou moci opustit nevýhodné farmaceutické terapie a místo nich čím dál více využívat přirozených ozdravných procesů a homeostatických mechanismů v lidském těle.
Nanomedicína však není jen příslibem. “Přístroje žily v lidské krvi jako viry a při pohlavním styku nebo jiné výměně tělních tekutin přecházely z jedné osoby na druhou,” popouští uzdu své fantazii Neal Stephenson v Diamantovém věku, “byly to inteligentní datové pakety podobné těm, které křižují mediální sítí, a tím, že se v krvi mezi sebou pářily, vytvářely rozsáhlý komunikační systém paralelní se suchou Sítí optických vláken a měděných drátů a pravděpodobně s ní propojeny. A stejně jako suchá Síť se i mokrá síť dala využít k výpočtům – mohly na ní běžet programy.” Proč ne? Dejme tomu za čtyřicet nebo padesát let…stačí jeden škrábanec nebo něžný polibek a molekulární logický systém se přenese z jednoho těla do druhého.
Poslední fází (o níž zasvěceně píše Eric Drexler či Timothy Leary) mají být inteligentní lékařské nanostroje, schopné díky vlastní inteligenci upravovat genetickou informaci zakódovanou v DNA. To je ovšem hudba vzdálenější budoucnosti, i když je nutno poznamenat, že v současné době se i tyto možnosti dostávají ze stránek vědeckofantastických knih do vědeckých časopisů. Nutno ale přiznat, že řada vědců je k nanomedicíně a vůbec celé nano-mánii značně skeptická. Jedním z kamenů úrazu je ona tolik proklamovaná schopnost sebereprodukce nanobotů, která, jak poznamenal profesor George M. Whitesides z Harvardské univerzity, je díky své nesmírné složitosti na poli neživých systémů pro nás dosud zcela nepředstavitelná (viz jeho skeptický článek “The Once and Future Nanomachine” v časopise Scientific American - http://www.sciam.com). Pokud vás zajímají další podrobnosti o nanomedicíně, můžete se seznámit s rozsáhlým onlineovým textem “Welcome to Nanomedicine” od Roberta A. Freitase (http://www.nanomedicine.com/).


Svět podle Kurzweila
“Člověk pomocí nanotechnologie nejen zmnohonásobí své schopnosti, ale bude schopen čelit takřka všem nemocem a dosáhne schopností, že by dokonce i filmový Superman zezelenal závistí,” nechal se slyšet renomovaný americký fyzik Raymond Kurzweil na světové konferencí o molekulární nanotechnologii (The 2000 Foresight Conference on Molecular Nanotechnology - http://www.foresight.org/Conferences/MNT8/).
Ray Kurzweil je autorem knihy Věk inteligentních strojů (The Age of Intelligent Machine, 1990) a letošním laureátem ceny MIT, jedné z nejprestižnější vědecké ceny na světě. Náš časopis nedávno přinesl jeho portrét (článek Petra Soukupa Raymond Kurzweil viz 06/2001). Ve svém vystoupení na konferenci Kurzweil předeslal, že do konce tohoto století nebude existovat rozdíl mezi strojem a lidskou bytostí (http://www.kurzweiltech.com/ray.htm). Jeho prognózy vzaly dech i nadšeným technooptimistům. “Velkou roli sehraje virtuální realita,” je přesvědčen tento vědec a vizionář, “ale nikoli taková, jakou známe dnes, či navozená pomocí implantátů. Na to zapomeňte! Do dvou desítek let budeme umět zaplavit naše těla mikroskopickými nanoboty, jejímž hlavním úkolem bude zprostředkovat obrazy a pocity přímo v nervovém systému.” Nanotechnologickou úpravou a zdokonalením lidského mozku se zabývá i článek Ralpha Merkla “The Molecular Repair of the Brain” (merkle.com/merkleDir/techFeas.html).
O tom, co všechno nanotech přinese, se samozřejmě vedou rozsáhlé diskuse. Mezi nejzajímavější příspěvky patří články “Thinking Small” (http://www.feedmag.com/invent/pesce.html) nebo “Steps Towards Molecular Manufacturing” (http://www.n-a-n-o.com/nano/cda-news/cda-news.html).

Základní informační zdroje o nanotechnologii:
http://www.nanozine.com/
http://www.nanosite.net/
http://www.nanospace.org/
http://www.nano.org.uk/
http://www.nanotechnology.de/
http://www.nanonet.de/
http://www.nanotechnews.com/
http://nanodot.org/
http://www.nanoworld.org/
http://www.nanoindustries.com/

Všechno je jinak
Nejde jen o počítače. James C. Ellenbogen, vedoucí oboru nanotechnologie výzkumného střediska Pentagonu, hájí teorii, že základem všeho, co kolem sebe vidíme, je vlastně program. “Pokud se dnes nahrává software, prostě se jen mění uspořádání struktury hmoty na disku tím, že se změní magnetické vlastnosti shluků molekul. Jestliže však vnitřek počítačů nebude větší než tyto shluky, pak se přeskupí molekuly na disku a tak se vytvoří čip. Takže v blízké budoucnosti bude možné stáhnout hardware z internetu, stejně jako se dnes stahuje software.”
Poznatky ze tří strategických odvětvích 21. století, robotiky, genetického inženýrství a nanotechnologie, se mohou vzájemně doplňovat při konstrukci nanorobotů s vlastní umělou inteligencí a schopností sebezdokonalování a reprodukce. Vývoj těchto neviditelných, vysoce organizovaných systému vyvolá významné důsledky, jež bude znamenat novou technoevoluci, probíhající daleko rychleji než evoluce biologická.
Zůstaneme-li optimisty, jedním z důsledků tohoto vývoje mohou být nejen významné změny na poli informačních technologií, ale i kvalitativní proměna kosmického výzkumu. Díky fungujícím nanosystémům nebude problém dopravit do kosmu materiál při velmi malých nákladech. Inteligentní nanoroboty mohou v budoucnosti osidlovat planety a připravovat zde prostředí pro přistání člověka (amtexpo.com/nano/). Zdá se vám to poněkud přitažené za vlasy? “Je třeba rozlišovat,” tvrdí Eric Drexler. “Jestliže cestování v čase zůstane pravděpodobně pouze v myslích spisovatelů vědeckofantastických knih, výdobytky nanotechnologie jsou z fyzikálního hlediska již dnes teoreticky uskutečnitelné. Mějme na paměti, že mnohé z toho, co bylo v padesátých letech pokládáno za science fiction, je dnes už skutečností.”
Je jisté, že jakmile bude vyvinuta technologie ke stavbě počítače ne větších než zrnko soli, ocitneme se v jiném světě (http://www.nanoworldprojects.com/). Podle futurologa Iana Pearsona budou roje nanorobotů v domácnostech sbírat prach a na zahradě upravovat délku trávy, jiné sofistikovanější roje neviditelných robotů budou schopny vyčistit zemskou atmosféru nebo vodní toky od znečištění, způsobeném “barbary” ve 20. a počátku 21. století (http://www.labs.bt.com/people/pearsonid/).
Ale je zde i druhá strana mince, ta s tím zamračeným profilem diktátora. Představte si neviditelné a superinteligentní nanozity, blokující nervové spoje v mozku a rozkládající imunitní systém. Představte si neviditelnou armádu, schopnou vlastní reprodukce, která v mnohamiliardovém roji přelétává nad zemí, dokud nenajde živou bytost a nerozloží ji na prvočinitele, na molekuly a atomy. Čím převratnější vynález, tím rozsáhlejší možnosti k jeho efektivnímu zneužití. Překvapuje vás to?

Bude nás budoucnost potřebovat?
Na nebezpečí, jež s sebou nové technologie nesou, upozornil sám Eric Drexler, otec nanotechnologie. Armáda nanobotů s vlastní umělou inteligencí a schopností reprodukce se může velmi snadno vymknout lidem z rukou a stát se daleko větší hrozbou, než jsou jaderné zbraně. Vědci namítají, že této hrozbě lze předejít v samotném počátku, zejména úpravou softwaru, v němž bude zakódován příkaz sebedestrukce pro x-tou generaci nanorobotů. Ale tato odpověď po zkušenosti s počítačovými viry, jež jsou samozřejmě ve srovnání s inteligentními nanoboty zcela neškodné, nemůže nikoho uklidnit.
Drexler není sám, kdo před touto hrozbou varuje. V posledním roce se jí vážně zabývá řada špičkových odborníků, mezi nimiž nechybí již jmenovaný Ray Kurzweil či Marvin Minsky. Profesor Kevin Warwick, přední odborník na robotiku a umělou inteligenci, se domnívá, že lidská rasa, jak ji známe, hraje velmi pravděpodobně poslední dějství, neboť nadvládu postupně přeberou hyperinteligetní stroje. “Zastavit stroje, které se daly na pochod, nebude možné,” dodává Warwick. “Umělá inteligence je bez hranic, stroje ji mohou jednoduše zvětšovat, až bude tak velká, že lidská inteligence se bude zdát ve srovnání s ní zanedbatelná.”
Velký ohlas způsobil zejména varovný článek nazvaný “Why The Future Doesn’t Need Us?” od Billa Joye, spolutvůrce programovacího jazyka Java a šéfa vědeckého týmu společnosti Sun Microsystem, jenž v časopise Wired položil světu otázku, zda člověk vůbec bude schopen přežít své technologie (text najdete na adrese http://www.wired.com/wired/archive/8.04/joy.html), z reakcí na článek stojí za povšimnutí rozsáhlá studie o nových technologiích “Why the future needs Bill Joy” (http://www.islandone.org/MMSG/BillJoyWhyCrit.htm). K varovným hlasům se v nedávných dnech připojil i světoznámý astrofyzik Stephen Hawking, autor teorie kvantového vypařování černých děr, který nedávno upoutal pozornost médií prohlášením, že jediná šance, která člověku v soutěži s rychle se rozvíjejícími technologiemi zbude, se skrývá za rozsáhlými úpravami lidského genomu (http://www.humancloning.org/hawking.htm, http://www.hawking.org.uk/text/public/life.html).
Tento článek nemůže být než velice skromným úvodem do ostře sledovaného, překotně se rozvíjejícího oboru. V současné době jsme teprve na prahu pronikání do nanoprostoru, jsme podobni viktoriánským mechanikům sestavujícím první parní hejbla a ocelové zlotvory, jenomže na jiné úrovni (http://www.nanorevolution.com/). Co všechno s sebou nanotech přinese, se zatím můžeme z velké části jen dohadovat. Jisté ale je, že její vývoj zastavit nelze. Technologický pokrok je totiž autokatalický, jak moudře napsal Stanislaw Lem, a tvoří nezávislou konstantu dějin civilizace. Z tohoto důvodu veškeré pokusy zastavit ho nebo zabrzdit neuspějí.

Stručná historie nanotechnologie
1959 – Richard Feynman předkládá první vizi nanotechnologie
1960 – ve sborníku Caltech vychází Feynmanova hypotéza o možnosti budování nanosystémů
1973 – teorie uspořádání molekul
1980 – snímací tunelový mikroskop (STM) je schopen zhotovovat snímky jednotlivých
atomů na povrchu materiálu
1981 – první článek o nanotech ve vědeckém časopise
1983 – řetězová reakce v polymeru
– vytvořen první umělý chromozóm
1985 – objev buckminsterfullerenu
– rezonanční tunelový prvek s kvantovým efektem
1986 – poprvé zaznamenány jednotlivé kvantové skoky v atomech
– založen Foresight Institute (http://www.foresight.org/)
1986 – Eric Drexler vydal knihu Stroje stvoření
1988 – vypracována metoda identifikace osob podle DNA z jediného vlasu
1989 – první přenos lidského genu s pomocí virového vektoru
1990 – pomocí tunelového skenovacího mikroskopu napsal tým vědců na niklový plát 35
xenonovými atomy písmena IBM
– metoda sériové výroby buckminsterfullerenu
1991 – pomocí ohybu rentgenových paprsků vznikl první snímek molekul fullerenu
– Arthur Hebard demonstroval, že molekuly fullerenu spolu s draslíkem nebo rubidiem
jsou supravodivé
1991 – založen Institute for Molecular Manufacturing (http://www.imm.com)
1992 – Drexlerova kniha Nanosystémy
– první úplné mapy struktury dvou lidských chromozonů
– prototyp kvantového hradla
1993 – výpočty na superpočítači potvrdily Feynmanovu a Gell-Manovu teorii kvantové
chromodynamiky
– první nanodráty – řetízky silné pouze několik nanometrů
1995 – demonstrováno vedení elektrického proudu jednou molekulou
– založena společnost Nanocor, zabývající se vývojem nanokompozitních materiálů
(http://www.nanocor.com/)
– Ed Regis vydal knihu Nano
1997 – založena společnost Zyvex – první firma zabývající se konstrukcí nanomechanismů
(http://www.zyvex.com)
2000 – rozluštění lidského genomu
– první nanomotorek na bázi DNA (Bell Labs)
2000 – americký prezident Bill Clinton vyhlašuje program National Nanotechnology
Initiative (http://www.nano.org)
2001 – tranzistor z nanotrubiček (IBM)
– první nanolaser, zaklad pro optický přenos dat v inteligentních nanosystémech
– logický obvod v jedné molekule, tvořený dvěma tranzistory

2002 – začínají se prosazovat inteligentní kompozitní materiály
2003 – překročena hranice 50 nm
– první klon člověka
2004 – první komerčně vyráběný nanotechnologický produkt
2008 – vývoj hybridního nanopočítače
2010 – položeny základy nanovýroby
2011 – první molekulární nanosystém s vlastní inteligencí (assembler)
2015 – OSN schvaluje celosvětový Protokol, zabraňující zneužití nanotechnologie
2020 – nástup nanopočítačů, nanomedicíny a ekonanotechnologie
– umělá inteligence dosahuje úrovně lidské
2030 – kvantové počítače
2040 – počítače splývají s programem


Tento článek vyšel v říjnovém čísle časopisu Internet. Děkujeme redakci za svolení zveřejnit plnou verzi příspěvku na stránkách serveru Science World.





Komentáře