На наноуровне впервые открываются возможности для молекулярной электроники и квантовых вычислений. Наноэлектронные схемы можно выстраивать из молекулярных «проводов»>10 или из квантовых точек – беспроводных структур вроде электромагнитных «ящиков», содержащих определенное количество электронов>11. Память и дисплеи компьютеров можно конструировать из углеродных нано-трубок>12. Целые «вычислительные частицы» – взаимодействующие друг с другом в аморфной компьютерной системе – могут уменьшиться так, что будут летать, как пылинки, держаться на поверхности воды, как пыльца, и впрыскиваться в вену в качестве диагностических устройств>13. А химические и биологические сенсоры смогут засекать одну-единственную молекулу.
НЭМС (наноэлектромеханические системы) могут включать в себя подвижные молекулярные фрагменты. Микроскопические двигатели, приводы, цепи, насосы и акселерометры, роботы размером с клопа и турбины с монетку существуют уже сегодня, а сеть пестрит изображениями, схемами и проектами механизмов наноразмеров. Наноустройства могут даже стать частью беспроводного мира. Уже сегодня к отдельной молекуле ДНК можно прикрепить нанокристаллическую антенну и управлять ею с помощью радиосигналов>14. По нашей команде двойная спираль может скручиваться или раскручиваться – работая, скажем, крохотным манипулятором либо переключателем или же меняя уровень экспрессии кодируемого ею гена в рамках биологической системы.
Переосмысление проектировочных задач
Крайнюю миниатюризацию обычно представляют как путь к повышению быстродействия, эффективности и экономичности использования материалов, а также снижению стоимости. Однако это еще и способ вместить большее количество функций в конструкции меньшего объема, тем самым приближая их к телу (а то и внедряя в него) и освобождая от привязки к определенным точкам пространства. Сложные функции компьютерной графики, к примеру, впервые были реализованы на терминалах, подсоединенных к компьютерным станциям, затем они стали доступны персональным компьютерам, переносным игровым приставкам, ноутбукам и, наконец, устройствам МЭМС, проецирующим изображение на сетчатку глаза. Первые искусственные сердца были громоздкими больничными установками, но затем они уменьшились до размеров имплантата>15.
В эру нанотехнологий возможности простираются еще дальше. Ричард Фейнман представлял себе, как операционные канут в Лету, когда микроскопического робота-кардиохирурга станут запускать прямо по кровеносным сосудам
