''Θέλω να κατασκευάσω ένα δισεκατομμύριο μικροσκοπικά εργοστάσια, όπου το ένα θα αποτελεί πρότυπο του άλλου, τα οποία θα συντίθενται ταυτόχρονα. Οι αρχές της Φυσικής με βάση τις εκτιμήσεις μου, δεν αντιτίθενται στην πιθανότητα του να χειριζόμαστε υλικά αντικείμενα, άτομο-προς-άτομο. Το concept αυτό, δεν αποτελεί ουδεμία απόπειρα παραβίασης των νόμων της φύσης. Είναι κάτι που είναι δυνατό να συμβεί και ο λόγος που δεν έχει συμβεί ακόμα κάτι τέτοιο στην πράξη, είναι ότι είμαστε πολύ μεγάλοι σε μέγεθος για κάτι τέτοιο.''
Richard Feynman (1918-1988), Αμερικανός Νομπελίστας Θεωρητικός Φυσικός, απόσπασμα από την σειρά διαλέξεών του πάνω στη Νανοτεχνολογία, το 1959, με τίτλο ''Τhere's Plenty of Room at the Bottom'' (''Υπάρχει πολύς χώρος στον πυθμένα'').
Η Τεχνολογία του (μέχρι τώρα) απόλυτα μικρού
Όπως είχα αναφέρει και σε προηγούμενα άρθρα μου, ο όρος ''Νανοτεχνολογία'' αναφέρεται στο σύνολο των τεχνικών και concepts χειρισμού της ύλης στη νανοσκοπική κλίμακα, στο ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου. Στην κλίμακα αυτή κυριαρχεί η ζώνη των ατομικών και μοριακών αλληλεπιδράσεων/ μετασχηματισμών της ύλης και δεσπόζοντες νόμοι είναι οι νόμοι της Κβαντομηχανικής. Το φάσμα των διαστάσεων που αιτιολογεί ένα σύστημα ή προϊόν ως ''προϊόν νανοτεχνολογίας'' είναι από το 1 Angstrom (0,1 νανόμετρα) μέχρι 100 νανόμετρα. Πάνω από 100 νανόμετρα δεν θεωρείται προϊόν, σύστημα ή δομή της νανοκλίμακας (nanoscale) αλλά της μικροκλίμακας (microscale-δηλαδή από 150 νανόμετρα μέχρι και 800 νανόμετρα ή έως και 50 μικρόμετρα). Πληροφοριακά, πάνω από τη μικροκλίμακα, δηλαδή πάνω από 80 μικρόμετρα, βρίσκεται η λεγόμενη μεσοκλίμακα, η κλίμακα δηλαδή που παρεμβάλλεται ανάμεσα στη μικροκλίμακα και στην μακροκλίμακα (η μακροκλίμακα ξεκινάει από μερικά χιλιοστά και επεκτείνεται στα δικά μας καθημερινά μέτρα, χιλιόμετρα, κλπ).
Για παράδειγμα, το μόριο το DNA αποτελεί υλικό της νανοκλίμακας (1-2 νανόμετρα διάμετρος), το ίδιο και τα υποκυτταρικά υπερμοριακά συμπλέγματα όπως τα ριβοσώματα (20 νανόμετρα), το ίδιο και οι ιοί (30-100 νανόμετρα) και τα prions (4-10 νανόμετρα). Ενώ τα βακτήρια (μικρόβια) ανήκουν στη μικροκλίμακα και όχι στη νανοκλίμακα, καθώς οι διαστάσεις των μικροβίων κυμαίνονται από 200 και 300 νανόμετρα (μυκοπλάσματα) έως και 2-500 μικρόμετρα (E.coli = 2 μικρόμετρα και το γιγαντιαίο βακτήριο Thiomargarita = 500-600 μικρόμετρα).
Ο όρος ''Νανοτεχνολογία'' επινοήθηκε το 1974, από τον Ιάπωνα Καθηγητή Εφαρμοσμένης Μηχανικής (Applied Engineering) στο Πανεπιστήμιο του Τόκιο, Norio Taniguchi. Η Νανοτεχνολογία, αποτελεί ένα σύγχρονο ευρύ διεπιστημονικό (interdisciplinary) πεδίο εφαρμογών Μηχανικής (Engineering) σε μοριακή κλίμακα με σκοπό την σύνθεση λειτουργικών προϊόντων και συστημάτων υψηλής ποιότητας και απόδοσης, με εύρος εφαρμογών που καλύπτουν την βιομηχανία, την βιοϊατρική, την πληροφορική τεχνολογία, τον αυτοματισμό, τις μεταφορές, την ασφάλεια, την άμυνα και την προστασία του περιβάλλοντος. Δηλαδή κάθε τομέα που προάγει την βιωσιμότητα του ανθρώπου, του περιβάλλοντός του και του πολιτισμού και την βελτιστοποίηση, αναβάθμιση της ποιότητας του κάθε παραπάνω τομέα (από την ποιότητα ζωής του ανθρώπου μέχρι ολόκληρης της βιόσφαιρας του πλανήτη).
Συναφής όρος, είναι και η Νανοεπιστήμη (Nanoscience), που στην ουσία είναι ο σύνθετος επιστημονικός κλάδος που μελετά τη συμπεριφορά της ύλης στη νανοκλίμακα, υπό συνθήκες φυσικού, χημικού και μηχανικού χειρισμού της, καθώς αναπτύσσει και μοντελοποιεί (nanoscale computational modeling-computational nanoscience) concepts για την ανάπτυξη νεοφανών νανοσυστημάτων με νέες ιδιότητες που δεν υφίστανται μέχρι σήμερα και δεν απαντώνται στη φύση και πιθανές εφαρμογές των νανοσυστημάτων αυτών σε ένα ευρύ φάσμα τομέων, από τη βιοϊατρική μέχρι τη βιομηχανία, την άμυνα και το περιβάλλον.
Η Νανοεπιστήμη είναι ο αποτελεσματικός συνδυασμός της Φυσικής, της Χημείας, της Βιολογίας, της Ιατρικής, της Πληροφορικής και των Επιστημών του Μηχανικού (Ηλεκτρονική, Μηχανολογία, Μηχανική Υλικών, Χημική Μηχανική, Engineering Physics, Systems Engineering, κλπ) σε ένα κοινό σημείο σύγκλισης (convergence): τον θεωρητικό σχεδιασμό νέων συστημάτων στη νανοκλίμακα, την ανάπτυξη μεθόδων μοριακού χειρισμού και τροποποίησης της ύλης για την υλοποίηση του σχεδιασμού αυτού και την προαγωγή της Νανοτεχνολογίας (σύνολο τυποποιημένων, πρωτότυπων εφαρμογών σύνθεσης και κατεργασίας) για την υλοποίηση τέτοιων συστημάτων στην παραγωγή και στην καθημερινή εφαρμογή.
Η σχέση της Νανοεπιστήμης με τη Νανοτεχνολογία είναι ίδια με αυτή της Βιολογίας με τη Βιοτεχνολογία: Άρρηκτη και συνυφασμένη. Η Νανοεπιστήμη είναι ο διεπιστημονικός τομέας βασικής έρευνας της νανοκλίμακας και η Νανοτεχνολογία είναι ο διεπιστημονικός τομέας εφαρμογών της (διεπιστημονικής) Νανοεπιστήμης.
Οι μεθοδολογικές προσεγγίσεις της Νανοτεχνολογίας
Ως προς τον σχεδιασμό και τη σύνθεση των νανοδομών και των νανοσυστημάτων, υπάρχουν δυο ειδών τεχνικές εργαστηριακές προσεγγίσεις (καθώς και ο συνδυασμός τους):
1) H Top-Down επεξεργασία (Top-Down Processing)
2) Η Bottom-Up επεξεργασία (Bottom-Up Processing)
Η Top-Down επεξεργασία, είναι λίγο-πολύ γνωστή στον περισσότερο κόσμο, καθώς επεξεργάζεται το υπάρχον υλικό προς δόμηση, ''σμιλεύοντάς'' το είτε χημικά (Χημική Εναπόθεση Ατμού-Chemical Vapor Deposition), είτε μέσω ακτίνων φωτός (UV, Laser), δέσμης ηλεκτρονίων (Electron Beam Lithography), δέσμης ιόντων (FIB-Focused Ion Beam) ή μέσω ακίδας μικροσκοπίου σάρωσης (Scanning Probe Microscopy) όπως η μέθοδος Dip-Pen Nanolithography, με βάση την οποία έχουν κατασκευαστεί πολλά μοντέλα νανοσυστοιχιών, σύγχρονων υπολογιστικών hardware. H πιο γνωστή μέθοδος Top-Down στην μικρο- και νανο-τεχνολογία είναι η Φωτολιθογραφία (Photolithography), η οποία χρησιμοποιεί υλικά φωτοαντίστασης (novolac ρητίνης), φωτομάσκες (όπως πχ. τηγμένο διαφανές πυρίτιο) κάλυψης υλικού προς επεξεργασία (όπως πχ. λεπτό υμένιο πυριτίου) και ακτίνες υπεριώδους φωτός, ακτίνες Χ, δέσμες ηλεκτρονίων ή και laser (σε ποιο σύγχρονες εκδοχές) για την διαμόρφωση και προτυποποίηση (patterning) της επιφανείας του υλικού (λεπτό υμένιο) που επεξεργάζεται, αποτυπώνοντας με εγχάραξη (etching) το επιθυμητό pattern αρχιτεκτονικής και διαμερισματοποίησης του υλικού που θέλουμε να κατασκευάσουμε (όπως πχ. εγχάραξη προτύπων λογικών πυλών πάνω σε wafers πυριτίου).
Εικόνα Εργαστηρίου Φωτολιθογραφίας
Η Φωτολιθογραφία, είναι ευρέως διαδεδομένη και χρησιμοποιείται κυρίως στην στην Μικροηλεκτρονική (που είναι Μικροτεχνολογία και όχι Νανοτεχνολογία) για την κατασκευή ψηφίδων (chips) πυριτίου, δηλαδή στην βιομηχανία VLSI (Πολύ Μεγάλη Κλίμακα Ολοκλήρωση), δηλαδή Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων (Integrated Circuits-ICs) ηλεκτρονικού υλισμικού (electronic hardware), όπως μικροεπεξεργαστών (CPU's, GPU's), μνημών (RAM, ROM, SDRAM, EEPROM, SRAM, κλπ) και άλλων μικροηλεκτρονικών εξαρτημάτων (μετρητές, μανδαλωτές, ALUs, κλπ) των ηλεκτρονικών υπολογιστών. Οι υπολογιστές και οι σύγχρονοι εμπορικοί τεχνολογικοί νεωτερισμοί τους, όπως πχ. τα tablets και τα smartphones μας, είναι κατασκευασμένα με Top-Down μικρο- και νανοηλεκτρονικές μεθόδους.
Η Bottom-Up επεξεργασία, αποτελεί ένα hot πεδίο ερευνών που άπτονται της Νανοεπιστήμης και της Νανοτεχνολογίας καθεαυτής: Την σύνθεση νανοδομών και συστημάτων από Κάτω-προ τα-Πάνω, μέσω της επαγωγής ενός μηχανισμού που είναι ευρέως διαδεδομένος στη φύση και κυρίως στα βιολογικά συστήματα: Τον Μηχανισμό της Αυτοδιάταξης ή Αυτοσυναρμολόγησης (Self-Assembly). Από τα μόρια του νερού, τα ορυκτά τη δομή των κρυστάλλων, των βιομορίων όπως των νουκλεϊκών οξέων ,(DNA, RNA), των σακχάρων και των φωσφολιπιδίων (βιολογικές μεμβράνες) μέχρι τους ιούς, τα βακτήρια και τα ευκαρυωτικά κύτταρα, τα πολυκυτταρικά συστήματα, τα φυτά, τα ζώα και τον ίδιο τον άνθρωπο, όλα υπόκεινται στον πολύπλοκο και μυστήριο υπερμηχανισμό της Αυτοδιάταξης, ο οποίος αποτελεί κύριο πυρήνα για τον επίσης πολύπλοκο και κρίσιμο μηχανισμό για την ύπαρξη βιολογικών και ευφυών συστημάτων στον πλανήτη Γη: την Αυτοοργάνωση (Self-Organization).
Η Bottom-Up προσέγγιση στη Νανοτεχνολογία, αποτελεί το ίδιο το μέλλον της Νανοτεχνολογίας, καθώς αποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο του υπό ανάπτυξη τομέα της Μοριακής Νανοτεχνολογίας και Μοριακής Μηχανοσύνθεσης, καθώς και το ίδιο το μέλλον του ανθρώπου και την μετεξέλιξή του σε ... Μετάνθρωπο! Ναι, καλά καταλάβατε, το μέλλον της ανθρωπότητας είναι.. μοριακό.
Όπως διατύπωσε πολύ ευφυώς ο Νομπελίστας Φυσικός, Richard Feynman:
''What I cannot build, I don't understand'' που σημαίνει ''ότι δεν μπορώ να το κατασκευάσω, αδυνατώ να το κατανοήσω''. Που στην ουσία, καταδεικνύει την ίδια μας την άγνοια για τα βιολογικά συστήματα και το φαινόμενο της ζωής, μιας και δεν έχουμε ποτέ κατασκευάσει ούτε μια πρωτεϊνη από το μηδέν, ούτε ένα ριβόσωμα, πόσο μάλλον ένα κύτταρο, και αυτός είναι και ο λόγος που έχουμε αναγάγει την ζωή και τους μηχανισμούς της ως κάτι το ''μυστήριο'' και αρκετά πολύπλοκο για να το κατανοήσουμε, πόσο δε μάλλον να το χειριστούμε..
Ο Feynman βέβαια, στην περίπτωση αυτή, μας προτρέπει να προσεγγίσουμε την ύλη και την ζωή (βιολογικά συστήματα και λειτουργίες) από Κάτω-προς τα-Επανω, δηλαδή Bottom-Up.
Εδώ βέβαια, υπάρχουν μέχρι σήμερα τρεις διαφορετικές αλλά αλληλοεπικαλυπτόμενες μεθοδολογικές προσεγγίσεις στον τομέα της Bottom-Up Nανοτεχνολογίας. Aυτές είναι:
1) Υπερμοριακή Χημεία (Supramolecular Chemistry): Μελέτη μοριακής αυτοδιάταξης μέσω Μηχανοστερεοχημείας (Mechanostereochemistry), δηλαδή με τη χρήση τεχνητής/μηχανικής επαγωγής μοριακής δυναμικής και μέσω μηχανικών χειρισμών ελέγχου και τροποποίησης χημικών δυνάμεων δεσμού (διαμοριακές δυνάμεις Van der Waals, ομοιοπολικές και υδρόφοβες δυνάμεις), δυνάμεων διασποράς (δυνάμεις London) και ηλεκτροστατικών δυνάμεων ανάμεσα σε μόρια, με σκοπό να εξαναγκαστούν τα μόρια αυτά να ενωθούν μεταξύ τους, δημιουργώντας Μηχανικά Διασυνδεδεμένες Μοριακές Αρχιτεκτονικές (Mechanically Interlocked Molecular Architectures-MIMA's) όπως οι ροταξάνες, οι κατενάνες και οι δακτύλιοι Borromeo. Οι μοριακές αρχιτεκτονικές αυτές αποτελούν μικροσκοπικούς μοριακούς κινητήρες με ποικίλες χρήσεις, από την Μηχανική Υλικών, τις βαφές επένδυσης επιφανειών μέχρι την Φαρμακευτική Τεχνολογία. Ρίξτε μια ματιά στις σύγχρονες ερευνητικές εργασίες των τιμημένων με Νόμπελ Χημικών Fraser Stroddart, Jean-Pierre Sauvage και Bernard Ferringa.
https://www.nature.com/news/world-s-tiniest-machines-win-chemistry-nobel-1.20734
2) Βιοτεχνολογία: χρήση ήδη υπαρχόντων βιολογικών συστημάτων για την επαγωγή και διατήρηση αυτοδιάταξης, όπως βακτηριακών κυττάρων-ξενιστών, ριβοσωμάτων, βιοπολυμερών, μεμβρανών και πρωτεϊνικών συμπλόκων (Πρωτεϊνική Βιοτεχνολογία), DNA Συμπληρωματικότητα Βάσεων κατά Watson-Crick (Νανοτεχνολογία του DNA), Μοριακή Κρυσταλλογραφία Βιοπολυμερών, κλπ. Τα πιο γνωστά ''καλούπια'' για την επαγωγή αυτοδιάταξης με βάση τη Βιοτεχνολογία είναι τα ''ψηφιδωτά από DNA'' (DNA Jigsaws) και τα DNA origami και kirigami της Νανοτεχνολογίας του DNA (DNA Nanotechnology), τα βιοτούβλα (biobricks) DNA της Συνθετικής Βιολογίας (Synthetic Biology) και οι υβριδικές μοριακές μηχανές από μίξη DNA και ελικοειδών και πτυχωτών πρωτεϊνών που χρησιμεύουν σαν μοριακοί κινητήρες-περιπατητές (όπως οι DNA Motors-Walkers) και αισθητήρες (DNA Sensors).
3) Scanning Probe Microscopy (Μικροσκοπία Σάρωσης Ακίδας): Είναι η μελέτη των μηχανοσυνθετικών ιδιοτήτων των μεμονωμένων μορίων ή υπερμοριακών συμπλεγμάτων με τη χρήση Μικροσκοπίας Σάρωσης Ακίδας, δηλαδή αλληλεπίδρασης μορίων και μοριακών συμπλεγμάτων με οξυκόρυφες νανοακίδες (sharp nanoprobe tips) μεγέθους 1 νανομέτρου και διαμέτρου ενός μόλις ατόμου (!) προσαρμοσμένες σε ειδικά πανίσχυρα μικροσκόπια σήραγγας και ατομικών δυνάμεων με σκοπό τον μηχανικό ''εξαναγκασμό'' των μεμονωμένων αυτών μορίων και των συμπλεγμάτων τους σε τεχνητή αυτοδιάταξη (μηχανοσύνθεση) με σκοπό την σύνθεση μεγάλης κλίμακας λειτουργικών νανοσυστημάτων με νέες ''εξωτικές'' και ευέλικτες χημικές, ηλεκτρικές, μαγνητικές, θερμικές, μηχανικές, οπτικές και επιφανειοδραστικές ιδιότητες. Κύριες συνήθεις τεχνικές εδώ, είναι η Μικροσκοπία Ατομικών Δυνάμεων (Atomic Force Microscopy-AFM), η Μικροσκοπία Σήραγγας (Scanning Tunneling Microscopy), η SPM Νανολιθογραφία (AFM και STM based Nanolithography) και η Οπτική Μικροσκοπία Κοντινού Πεδίου (Near-Field Optical Microscopy-NSOM).
Αν η Μοριακή Νανοτεχνολογία γίνει mainstream και η Μοριακή Μηχανοσύνθεση εγκαθιδρυθεί ως ευρείας χρήσης πρακτική, τότε μιλάμε για μια πραγματική Παγκόσμια Βιομηχανική Επανάσταση ή μάλλον μια Μετα-Βιομηχανική Επανάσταση: Την Πέμπτη Παγκόσμια Βιομηχανική Επανάσταση (γιατί η τέταρτη έχει ήδη συμβεί με την διάδοση της Τρισδιάστατης Εκτύπωσης-3D Printing) και την Πρώτη στα χρονικά Παγκόσμια Μεταβιομηχανική Επανάσταση, η οποία θα μεταμορφώσει ολοκληρωτικά τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε τον κόσμο, την παραγωγή και την ίδια την παγκόσμια οικονομία, καθώς το μεγαλύτερο ποσοστό της έλλειψης (σπάνης-scarcity) αγαθών που οδηγεί στη φτώχεια, στην οικονομική κρίση στην κοινωνική εξαθλίωση κι επομένως στα παγκόσμια κοινωνικά προβλήματα (που οδηγούν σε πολιτικές κρίσεις), θα αντισταθμιστεί και θα αποκατασταθεί, ο ασύδοτος και διεφθαρμένος κρατικός παρεμβατισμός θα συρρικνωθεί (σε σημείο εξάλειψης), τα ιδιωτικά μονοπώλια θα καταρρεύσουν και τα υλικά αγαθά θα αφθονούν για όλους, καθώς η παραγωγή τους θα μετεξελιχθεί σε μια Συνεργατική Κατανεμημένη Παγκόσμια Αυτόνομη Κοινότητα (Collaborative Distributed Global Autonomous Community). Συνεπώς, λύνονται σε εξαιρετικό βαθμό τα παραπάνω παγκόσμια κοινωνικά-οικονομικά προβλήματα που οδηγούν σε παγκόσμιες οικονομικές και πολιτικές κρίσεις.
Αυτοαναπαραγόμενα Νανορομπότ (Νανομηχανές) και Νανοεργοστάσια
To 1986, o Αμερικανός Μηχανικός Eric Drexler, εμπνευσμένος από τον Feynman, χρησιμοποιεί τον όρο ''Νανοτεχνολογία'' (μετά τον Taniguchi) στο βιβλίο του ''Μηχανές Δημιουργίας: Η επερχόμενη εποχή της Νανοτεχνολογίας'' (''Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology''). Στο έργο του αυτό, παρουσιάζει και αναλύει την ιδέα του ''Μοριακού Συναρμολογητή'' στη νανοκλίμακα (Molecular Assembler ή Nanoscale Assembler). Ένα περίπλοκο νανο-εργοστάσιο που θα συναρμολογούσε κάθε υλική δομή και αντικείμενο, διατάσσοντας άτομο προς άτομο στη νανοκλίμακα και συναρμολογώντας την επιθυμητή δομή κλιμακωτά και βαθμιαία με άνοδο προς την μακροκλίμακα, δηλαδή Bottom-Up.
Εκτός από την συναρμολόγηση, αυτός ο Μοριακός Συναρμολογητής θα επιτελούσε και την αυτο-αναπαραγωγή του αλλά και την αυτο-αναπαραγωγή οποιουδήποτε υλικού προϊόντος που θα συναρμολογούσε, σε απειράριθμες πανομοιότυπες εκδόσεις του ή και παραλλαγές του (αν υπήρχε ανάλογος σχεδιασμός). Πρόκειται λοιπόν για ένα concept αναφοράς σε Εργοστάσιο Μοριακής Μηχανοσύνθεσης, δηλαδή σε μια mini κι επιτραπέζια εργοστασιακή μονάδα Μοριακής Νανοτεχνολογίας, η οποία, στο εσωτερικό της θα αποτελείται από εκατομμύρια αυτοαναπαραγόμενες νανομηχανές που θα ελέγχονταν από χιλιάδες νανοϋπολογιστές και θα συναρμολογούσαν κάθε δομή και αντικείμενο, διατάσσοντας με κατάλληλο τρόπο τα άτομα που είναι διαθέσιμα από την πρώτη ύλη που θα κατεργάζονταν οι νανομηχανές αυτές (υποστήματα του Μοριακού Συναρμολογήτή). Με τον τρόπο αυτό θα μπορούσε να συναρμολογηθεί, άτομο προς άτομο, κάθε υλική δομή, από πχ. παπούτσια μέχρι τρόφιμα, χημικές ουσίες, πολύτιμοι λίθοι, ηλεκτρονικοί υπολογιστές, ηλεκτρονικά gadgets, ρομπότ, αυτοκίνητα, αεροσκάφη, κλπ.
Αξίζει να αναφέρουμε ότι, η ιδέα των αυτοαναπαραγόμενων μηχανών δεν είναι και τόσο καινούργια, καθώς ο Ουγγρο-Αμερικανός Mαθηματικός και Μηχανικός John (ή János) Von Neumann, εισάγει και περιγράψει το concept των Kινηματικών Αυτοαναπαραγόμενων Μηχανών ή Von Neumann Μηχανών, μολις το 1940.. Ο ίδιος ο Drexler πάντως στο βιβλίο του ''Μηχανές Δημιουργίας'', τις Αυτοαναπαραγόμενες Μηχανές του Von Neumann τις ονόμασε ''Clanking Machines'' (''Μηχανές που κάνουν κρότο''). Στη φύση, το πιο αντιπροσωπευτικό παράδειγμα ενός μοριακού συναρμολογητή είναι το ριβόσωμα των κυττάρων (προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών).
Ο Drexler, στο παραπάνω βιβλίο του, παρουσιάζει μια σειρά από concepts, τα οποία μένουν να υλοποιηθούν στην πράξη. Για την επίτευξη του εγχειρήματος αυτού, ο Drexler, το 1986, υπήρξε συνιδρυτής του Ινστιτούτου Πρόβλεψης (Foresight Institute), έναν οργανισμό Μελλοντολογικής Ανάλυσης (Futures Analysis) που θα βοηθούσε να ενημερωθεί το κοινό, οι κυβερνήσεις, πανεπιστήμια, ερευνητικά κέντρα, ιδιωτικές εταιρείες, διεθνείς οργανισμοί και γενικά η κοινή γνώμη σε θέματα Νανοτεχνολογίας, στη διάδοση των καινοτόμων concepts της Μοριακής Νανοτεχνολογίας, προσέλκυση κονδυλίων για υποστήριξη ερευνών στη Μοριακή Νανοτεχνολογία, των προβλέψεων για τη μελλοντική ανάπτυξη και χρήση της Μοριακής Νανοτεχνολογίας καθώς και τους πιθανούς δυνατούς κινδύνους που θα συνεπήγοντο για από πιθανή μελλοντική κατάχρησή της ή λανθασμένη χρήση της Μοριακής Νανοτεχνολογίας.
ΚΑΛΛΙΤΕΧΝΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΕΝΟΣ ΕΠΙΤΡΑΠΕΖΙΟΥ ΜΟΡΙΑΚΟΥ ΣΥΝΑΡΜΟΛΟΓΗΤΗ Ή ΝΑΝΟΜΟΡΙΑΚΟΥ ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΟΥ (MOLECULAR ASSEMBLER)
Αρνητικά σενάρια για τις αυτοαναπαραγόμενες νανομηχανές και τα νανοεργοστάσια
Υπάρχουν φυσικά και τα αρνητικά σενάρια που συνοδεύουν την ανάπτυξη της Μοριακής Νανοτεχνολογίας. Αν το έχετε παρατηρήσει, γιατί κάθε προσπάθεια να χρηματοδοτηθεί μια έρευνα ανάπτυξης κάποιου concept της Μοριακής Νανοτεχνολογίας, συναντά πολλές αγκυλώσεις, τόσο σε γραφειοκρατικό επίπεδο όσο και ενστάσεις σε ''ηθικό'' επίπεδο και επίπεδο ασφαλείας; Η απάντηση είναι αναμενόμενη: Στο κοντινό μέλλον, η αποτυχία κάποιου να αναπτύξει νανομοριακές κατασκευές και νανομηχανές (Nanomolecular Manufacturing) θα ισοδυναμεί με μονόπλευρο αφοπλισμό από τη δική του μεριά. Πολύ γρήγορα, η Μοριακή Νανοτεχνολογία θα αποδειχθεί το πιο ισχυρό όπλο στην ιστορία αυτού του πλανήτη, όπλο 1000.000 πιο ισχυρό από την Πυρηνική Ενέργεια (και πιο ελέγξιμο, πιο ασφαλές), 1.000.000 από την πιο σύγχρονη τεχνολογία Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων και 1.000.000 φορές πιο ισχυρή και αποτελεσματική από την σύγχρονη Ιατρική.
Ο συντηρητισμός και η απουσία ουσιώδους εκπαίδευσης και πληροφόρησης (ακούσια ή υπαίτια άγνοια) της πλειοψηφίας των Γήινων, κινητοποιεί έναν νοητικό-συναισθηματικό μηχανισμό απόρριψης του καθετί ριζικά πρωτοποριακού ως ''επικίνδυνο'' και ''καταστροφικό''. Κι αυτό συμβαίνει λόγω φόβου φυσικά. Φόβου και οκνηρίας (απουσία δομημένης μελέτης), που χαρακτηρίζει το 95% των κατοίκων της Γης. Κι εδώ μπαίνουν στο προσκήνιο τα τεχνοφοβικά σενάρια μαζικής καταστροφής.
Παλαιότερα, πριν το 2000, τα σενάρια αυτά αφορούσαν την Πυρηνική Τεχνολογία και Ενέργεια. Έπειτα, από το 2000 μέχρι και σήμερα τα σενάρια καταστροφολογίας που δέσποζαν και εξακολουθούν να δεσπόζουν αφορούν τις Βιοεπιστήμες και τη Βιοτεχνολογία (Γενετική, σενάρια τύπου GATTACA, Ευγονική, μεταλλαγμένοι παθογόνοι μικροοργανισμοί, Γενετικά Τροποιημένα Τρόφιμα και Οργανισμοί, υποτιθέμενος Νευρο-Ψυχιατρικός ''Ολοκληρωτισμός'', Mind Control, κλπ).
Ταυτόχρονα, ενδιάμεσα στο 2000 (2005) μέχρι και σήμερα, τα καταστροφολογικά σενάρια για την ανάπτυξη μιας Ισχυρής Τεχνητής Νοημοσύνης και την υποδούλωσή της ανθρωπότητας σε αυτήν και στα ρομπότ της, έχει γίνει mainstream, ακόμα και στους κύκλους των σοβαρών επιστημόνων της Φυσικής, της Νευροεπιστήμης και της Πληροφορικής.
Στο όχι και τόσο μακρινό μέλλον, η παγκόσμια ''υστερία'' και moral panic, θα ξεσπάσει από τις πρώτες εφαρμογές και χρήσεις της Μοριακής Νανοτεχνολογίας και της χρήσης των νανομηχανών (νανορομπότ-νανιτών και Μοριακών Συναρμολογητών-Νανοεργοστασίων). Ας προσθέσουμε λοιπόν και την επικείμενη συμβολή της Μοριακής Νανοτεχνολογίας στην αποτελεσματική κατασκευή και εξέλιξη μιας Τεχνητής Γενικής Νοημοσύνης-AGI (Ισχυρής Τεχνητής Νοημοσύνης).
Φανταστείτε λοιπόν τι έχει να γίνει από την πληθώρα των σεναρίων που θα προκύψουν κατά της Μοριακής Νανοτεχνολογίας, μιας τεχνολογίας που μπορεί να συμβάλει στην πρόοδο πολλών τομέων αιχμής και τεχνολογικής αναβάθμισης της ανθρωπότητας (ενέργειας, ιατρικής, τεχνητής νοημοσύνης, άμυνας, μεταφορών, εξάλειψη φτώχειας και κοινωνικής καταπίεσης, κλπ). Αρκεί να εξετάσουμε κάθε δυστοπικό τεχνοφοβικό σενάριο που επινοούν οι γήινες μάζες και οι επιτήδειοί τους και ''δένει'' όλη η παραφροσύνη των καταστροφολογικών και ''συνομωσιοπαρανοϊκών'' σεναρίων που ήδη υπάρχουν και που θα προκύψουν μελλοντικά.
Grey Goo Scenario ή Οικοφαγία: Η ολοκληρωτική καταστροφή του κόσμου (?)
Κι εδώ αξίζει να αναφέρουμε ένα καταστροφολογικό σενάριο που έχει διατυπωθεί από τον Eric Drexler, στο βιβλίο του ''Μηχανές Δημιουργίας'' για την υποτιθέμενη αλόγιστη χρήση της Μοριακής Νανοτεχνολογίας: Το Grey Goo Scenario ή σε μετάφραση, το Σενάριο της Γκρίζας Κόλλας (Γκρίζας Γλίτσας), δηλαδή το σενάριο Οικοφαγίας της Γης αλλά και ολόκληρου του γαλαξία μας, ένα είδος Οικο-καρκίνου που συνεπάγεται με την ολοκληρωτική καταστροφή του κόσμου μας, 1.000.000.000 φορές πιο καταστροφικού από μια επικείμενη πυρηνική καταστροφή ή βιολογικό πόλεμο..!
Πρόκειται για ένα ακραίο σενάριο που ξεπερνάει τα όρια της χιουμοριστικής επιστημονικής φαντασίας που περιγράφει μια επικείμενη καταστροφή της Γης, του γαλαξία αλλά και του μέχρι τώρα γνωστού σύμπαντος, εάν μερικές μεταλλαγμένες αυτοαναπαραγόμενες νανομηχανές (νανορομπότ-νανίτες), ως ένα νεοφανές είδος ''παμφάγων'' μικροοργανισμών, όπου οι μοριακοί συναρμολογητές τους, χάνουν τον έλεγχο της παραγωγής των αντιγράφων τους και σε λιγότερο από 10 ώρες, αρχίζουν να πολλαπλασιάζονται με εκθετικό τρόπο, καταναλώνοντας την περιβάλλουσα ενέργεια που χρειάζονται για να αναπαραχθούν από την περιβάλλουσα ύλη την οποία διασπούν, ''τρώγοντάς'' (αποδιατάσσοντας και πέπτοντάς την ατομική της αρχιτεκτονική για την παραγωγή ενέργειας) κάθε δομή της ύλης στη Γη (από νερό, θάλασσες, βουνά, πάγους, οργανισμούς, ανθρώπους, αέρα, κλπ), και προοδευτικά επεκταθούν κι έξω από τα όρια του πλανήτη Γη και κατακλύσουν ολόκληρο τον γαλαξία, καταβροχθίζοντας ακόμα και τον ήλιο, τη σελήνη, τα άστρα, τους υπόλοιπους πλανήτες και εν τέλει, ολόκληρο τον γαλαξία και γειτονικούς γαλαξίες, φτάνοντας, σε λιγότερο από 5 ημέρες στις εσχατιές του σύμπαντος και καταβροχθίζοντας εξολοκλήρου κι αυτό, χωρίς καμία πρόβλεψη για την τύχη και τη δράση των -άπειρων πια σε αριθμό- μοριακών συναρμολογητών και των νανορομπότ αυτών στο επέκεινα....
Όπως και να έχει, ένα τέτοιο σενάριο όσο ακραίο κι αν ακούγεται, θα ήταν πάντως κάτι το εξωφρενικά τρομακτικό και απειλητικό.
Το σενάριο αυτό του Drexler, περιγράφηκε στο παραπάνω βιβλίο του σε δυο μικρές παραγράφους, αλλά πήρε έκταση ως δυνητικά αληθές μελλοντικό δυστοπικό σενάριο, το Νοέμβριο 1986, στο αμερικανικό περιοδικό ευρείας κυκλοφορίας Omni, όπου και κατόπιν, ενέπνευσε τους φόβους και τα επιπλέον αρνητικά δυνητικά σενάρια των τεχνοφοβικών συντηρητικών και φανατικών κάθε λογής που διέπονται από τρομολαγνεία και συνομωσιοπαράνοια.
Το 2004, ο ίδιος ο Drexler δήλωσε ότι θα ευχόταν να μην είχε ποτέ γράψει για το Grey Goo στο βιβλίο του, εξαιτίας της έκτασης που πήρε το σενάριο αυτό μετά από την κοινοποίησή του από τους εκδότες του περιοδικού Omni στο συγκεκριμένο περιοδικό και της εσφαλμένης ταύτισης του σεναρίου αυτού με την ίδια τη Νανοτεχνολογία από τους αναγνώστες του περιοδικού, το οποίο αποτελoύσε ένα περιοδικό μαζικής χρήσης στις ΗΠΑ, από το 1978 έως και το 1995.
Ο αντίλογος στα καταστροφολογικά σενάρια
Όμως, εμείς οι Μετανθρωπιστές, αξίζει να σκεφτούμε και να επιχειρηματολογήσουμε υπέρ της χρήσης της Μοριακής Νανοτεχνολογίας, για 4 κύριους πρακτικούς λόγους.
1) Το Grey Goo, χρησιμοποιήθηκε ως θεωρητικό παράδειγμα, έξυπνα και με εμφατικό τρόπο από τον Drexler κι όχι καταστροφολογικά. Ο Drexler ήθελε με αυτό το -φαινομενικά αρνητικό- παράδειγμα, να περιγράψει την δυνητική παντοδυναμία των νανομηχανών, με αντίστροφη μορφή.
2) Η Μοριακή Νανοτεχνολογία θα είναι ο κινητήριος μοχλός και πυρήνας ανάπτυξης και εξέλιξης της Κρυονικής, καθώς οι κρυοσυντηρημένοι ασθενείς θα έχουν τη δυνατότητα να ανακάμψουν από την κρυοσυντηρημένη κατάσταση βιοστασίας στην οποία βρίσκονται με την ''ατομο-προς άτομο'' συναρμολόγηση του οργανισμού τους κι επομένως την θεραπεία κάθε ασθένειας ή βλάβης του σώματός τους, των νοητικών λειτουργιών τους και την έξοδό τους από την λαίλαπα του γήρατος, καθώς οι νανομηχανές (νανορομπότ-νανίτες) θα ανανεώνουν κάθε κύτταρο του σώματός τους με τόση ακρίβεια, όπου θα ''ξυπνάνε'' από τις δεξαμενές κρυοσυντήρησής τους, παντελώς σωματικά και νοητικά υγιείς και οργανικά ανανεωμένοι και μείον 20-50 χρόνια, δηλαδή 20-50 χρόνια νεώτεροι από την ηλικία που πέθαναν και κρυοσυντηρήθηκαν (αν πέθαναν στη μέση ή γεροντική τους ηλικία).
3) Η εξάλειψη της σπάνης (scarcity) των υλικών αγαθών και των διαθέσιμων πόρων της Γης θα εξαλείψει τη φτώχεια, τον καταχρηστικό κρατικό παρεμβατισμό και τα ιδιωτικά μονοπώλια και συνεπώς η ποιότητα ζωής του ανθρώπου θα επιταχυνθεί ανοδικά, εξαλείφοντας και την παγκόσμια κοινωνική καταπίεση που υφίσταται ο μέσος κάτοικος της Γης, αφενός από τη φτώχεια και την έλλειψη αγαθών και από αφετέρου την υποδούλωση της δημιουργικότητάς του από την ανεπιθύμητη καθημερινή εργασία με ελάχιστες χρηματικές απολαβές, τις άθλιες συνθήκες εργασίας και διαμονής, και γενικά τις ''αναγκαίες'' εργατοώρες τόσο εργασίας όσο και μετακίνησης σε αυτήν, που καθιστούν τον εργαζόμενο σκλάβο της ρουτίνας, χωρίς κανένα περιθώριο ελευθέρου χρόνου ανάπτυξης δημιουργικών ικανοτήτων και πάντα υπό τη δαμόκλειο σπάθη των χρεών, των οικογενειακών υποχρεώσεων (αν υπάρχουν) και τον κίνδυνο να μείνει άστεγος και χωρίς στον ήλιο μοίρα αν χάσει τη δουλειά του... Συν ότι όλα τα παραπάνω φυσικά, ευνοούν την ανάπτυξη εγκληματικών ενεργειών, είτε μεμονωμένα είτε με τη μορφή οργανωμένου εγκλήματος, παγκοσμίως.
4) Για την θεραπεία όλων των ασθενειών, ψυχιατρικών διαταραχών, αναπηριών, εξαρτήσεων καθώς και την αποκατάσταση των περιβαλλοντικών δυσλειτουργικών παραγόντων που συμβάλουν στην δημιουργία ασθένειας, μόλυνσης και μείωσης του προσδόκιμου ζωής των ανθρώπων, η Μοριακή Νανοτεχνολογία κρατάει το μελλοντικό σκήπτρο του Ερμή, το ίδιο το Κηρύκειο της Ιατρικής, σε ένα ολιστικό επίπεδο αποκατάστασης της υγείας του ανθρώπου, της βιόσφαιρας και του ιδίου του γήινου περιβάλλοντος και της οικολογίας του με τελική προοπτική την επίτευξη της αθανασίας του και του διαρκούς Εὖ ζῆν του (διαρκής ευτυχία).
Η Μοριακή Νανοτεχνολογία, όπως ανέφερα σε προηγούμενο άρθρο μου, θα συμβάλει στην ανάπτυξη και την εφαρμογή της Εγκεφαλικής Μεταφόρτωσης (Brain Uploading) και θα αναπτύξει νέες ευέλικτες οικολογίες για τη βιόσφαιρα και για τον άνθρωπο, για την αποτελεσματική προστασία του περιβάλλοντος, για τον πολλαπλασιασμό των διαρκώς εξαντλούμενων πόρων της Γης, καθώς και μεθόδους για την γεωπλασία (Terraforming) κοντινών και απομακρυσμένων πλανητών και σε περίπτωση αποικισμού το ανθρώπου σε άλλους πλανήτες, εξωπλανήτες και μακρινά γαλαξιακά συστήματα.
Η Νέα Αλχημεία και το Μοριακό Μέλλον του Ανθρώπου
Θα μπορούσε κάποιος μυημένος στον Ερμητισμό να ταυτίσει τη Μοριακή Νανοτεχνολογία με την Αλχημεία. Αλλά και με την ίδια την Μαγεία. Όπως είχε διατυπώσει και ο Arthur Clarke ''οποιαδήποτε αρκετά προηγμένη τεχνολογία, δεν διαφέρει από τη Μαγεία''. Στην πραγματικότητα, πρόκειται για τον τομέα που συνδυάζει τις περισσότερες από τις υπάρχουσες θετικές και τεχνολογικές επιστήμες (επιστήμες μηχανικών) για τον χειρισμό της ύλης στο επίπεδο των ατόμων και των μορίων. Άρα πρόκειται για ένα είδος εξελιγμένης φυσικο-χημικής τεχνολογίας που εφαρμόζεται παντού, από την Ιατρική μέχρι το Περιβάλλον και την Παραγωγή Υλικών Αγαθών. Τι μας θυμίζει αυτό;
Μήπως μας θυμίζει τους ευσεβείς πόθους των Αλχημιστών και των Ερμητικών Φιλοσόφων του Μεσαίωνα και της Αναγέννησης για ολική μεταστοιχείωση της ανθρώπινης υλονοητικής ουσίας σε κάτι πιο ανώτερο, πιο εξευγενισμένο, σε κάτι που δεν φθείρεται και είναι αθάνατο, σε ένα είδος ευγενούς πολύτιμου μετάλλου; Μήπως την μεταστοιχείωση των κατώτερων μετάλλων σε χρυσό, κυριολεκτικά και αλληγορικά;
Κυριολεκτικά, διότι η επίτευξη της Μεταβιολογικής Αθανασίας, προϋποθέτει υλικά με νέες ιδιότητες, άφθαρτα υλικά με ευελιξία που προγραμματίζονται, αυτοαναπαράγονται, αυτορρυθμίζονται και διατηρούν τα αντίγραφα του εαυτού τους στον χρόνο και μπορούν και μένουν ανεπηρέαστα από αυτόν. Αυτή τη δουλειά θα κάνουν τα νανορομπότ.
Αλληγορικά, διότι σκοπός των Αλχημιστών ήταν το Opus Magnum, το Μεγάλο Έργο, που στην ουσία είναι το μεγάλο έργο της Μεταστοιχείωσης και της Μεταμόρφωσης σώματος και νου σε ένα νέο ''ραφιναρισμένο'' υπόστρωμα-καλούπι, σε ένα ''θεϊκό' υπερανθρώπινο σώμα, σε κάτι παραπάνω από θνητό και φθαρτό άνθρωπο. Και μάλλον την μεταστοιχείωση του ανθρώπου σε.. Δημιουργό. Και αυτό είναι το αρχέτυπο του Αλχημιστή: Το αρχέτυπο του Δημιουργού!
Η συμβίωσή μας και συγχώνευσή μας με τις νανομηχανές, αποτελεί το κατεξοχήν τελικό στάδιο της Μεταστοιχείωσης, του μεταμοντέρνου αλχημικού μεγάλου έργου μας και ο Μετανθρωπισμός αποτελεί στα σίγουρα την συνέχεια του Μεγάλου Έργου των Αλχημιστών εκείνων των παλαιών, ρομαντικών παλαιών χρόνων, στα κάστρα της Γερμανίας, της Αυστρίας, της Ελβετίας, της Βοημίας και στα Κολλεγια των Πανεπιστημίων φημισμένων Ευρωπαϊκών Πόλεων (όπως Παρισιού, Λονδίνου, Οξφόρδης, κλπ)..
Ακόμα και τα δυστοπικά σενάρια της Μοριακής Νανοτεχνολογίας όπως το Grey Goo, θυμίζουν πολύ τον Αλχημικό όρο της κωδικής ουσία Alkahest (Αλκαχέστ) που συναντάμε στα αλχημικά χειρόγραφα της Αναγέννησης, στα γραπτά του μεγάλου Ελβετού Αλχημιστή Θεόφραστου Παράκελσου (ο οποίος εισήγαγε τον όρο αυτόν) και του μεταγενέστερου μελετητή του, του Φιλαλήθη. Το Alkahest, αποτελεί τον παγκόσμιο διαλύτη, την ουσία που μπορεί να διαλύσει κάθε μορφή ύλης, μέχρι και τον Αλχημικό Χρυσό. Κάτι παρόμοιο δηλαδή με τις ανεξέλεγκτες νανομηχανές στο Grey Goo, που μπορούν να διαλύσουν πλανήτες και γαλαξίες, καταναλώνοντας την ενέργειά τους.
Το αντίθετο και συμπληρωματικό του Alkahest, είναι το Azoth (Αζώθ), που κατά τον Παράκελσο, αντιπροσώπευε τον ''Συναρμολογητή'' των πάντων, και φυσικά του Αλχημικού Χρυσού. Μήπως το Azoth του Παράκελσου θα αντιπροσωπευθεί ιδανικά από τους Μοριακούς Συναρμολογητές (Molecular Assemblers) του Drexler;
ΕΙΚΟΝΑ ΤΟΥ ΕΛΒΕΤΟΥ ΑΛΧΗΜΙΣΤΗ ΘΕΟΦΡΑΣΤΟΥ ΠΑΡΑΚΕΛΣΟΥ
Όπως βλέπουμε λοιπόν, το μέλλον της ανθρωπότητας είναι.. μοριακό. Νέες επιστήμες θα ξεπηδήσουν από τις εφαρμογές της Μοριακής Νανοτεχνολογίας που θα απορροφήσουν ήδη υπάρχοντες επιστημονικούς κλάδους και θα διευρύνουν άλλους και φυσικά θα παράγουν νέα γνώση που θα αποτελέσει το corpus επιστημών που ακόμα δεν υπάρχουν. Για παράδειγμα, η Μικροβιολογία θα απορροφηθεί στη Νανοβιολογία, η Κλινική Νευρολογία θα αποτελέσει υπο-πεδίο της Νανοϊατρικής (βλέπε το άρθρο μου Νανοϊατρική Ενίσχυση Γνωσιακών Λειτουργιών) και η ίδια η Ιατρική δεν θα είναι αυτή που μέχρι τώρα ξέρουμε.
Οι Ιατρικές ειδικότητες θα αρχίσουν να συγχωνεύονται και η Χειρουργική ως η γνωστή μας δύσκολη και ζόρικη ιατρική ειδικότητα που υπάρχει μέχρι σήμερα, θα εξαφανιστεί διότι την δουλειά θα την κάνουν τα μοριακά νανορομπότ που θα επιδιορθώνουν τον ασθενη από μέσα προς τα έξω και αντίστροφα, με απόλυτη ακρίβεια και επιδεξιότητα. Έτσι, οι βάρβαρες χειρουργικές επεμβάσεις με τα αίματα, την περίπλοκη διαδικασία της αναισθησίας και τις επώδυνες και αντιαισθητικές τομές, θα γίνουν ένα μακρινό παρελθόν για να θυμίζει τις πρωτόγονες εκείνες ημέρες που η επιστήμη της ανθρωπότητας πάσχιζε να βρει λύσεις σε προβλήματα που απειλούσαν τη ζωή, την υγεία και την ποιότητα ζωής του ανθρώπου, αυτού του πιο νοήμονος κατοίκου της Γης, εκείνων των μακρινών εποχών του παρελθόντος..
Η Μοριακή Νανοτεχνολογία είναι η Νέα Αλχημεία. Κι αυτό γιατι: Bιονοητική Mεταστοιχείωση μέσω Nανομηχανών = Aλχημικός Xρυσός (Aθανασία, Eξέλιξη, Mεταμόρφωση)
Συγγραφέας του παρόντος άρθρου: Γιώργος-Φανούριος Πουλόπουλος
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ-ΠΑΡΑΠΟΜΠΕΣ:
Eric Drexler. Engines of Creation: The coming Era of Nanotechnology (New York: Anchor, 1986)
Ray Kurzweil, "The Next Frontier," in Science and Spirit, November/December 2005
https://nickbostrom.com/papers/future.pdf
https://foresight.org/new_website_by_foresight_founder_eric_drexler/
http://www.crnano.org/BD-Goo.htm
https://foresight.org/category/artificial-molecular-machines/
http://www.lithoguru.com/scientist/lithobasics.html
https://www.london-nano.com/research/techniques/scanning-probes
http://www.pnas.org/content/114/4/620
http://stoddart.northwestern.edu/
https://www.elca.org/JLE/Articles/616