Nanoteknologia

Mutation and selection could no more make a synapse into a mechanical nanocomputer than a breeder could make a horse into a car. Nonetheless, engineers have built cars, and will also learn to build computers faster than brains, and replicators more capable than existing cells.
- K. Eric Drexler, Engines of Creation

Nano on kreikkaa ja tarkoittaa kääpiötä. Se tarkoittaa myös yhtä miljardisosaa metristä. Yhteen nanometriin mahtuu 10 atomia riviin. Ihmisen hius on karkeasti arvioiden 100 000 nanometrin paksuinen, riippuen tietysti hiustenhoidon tasosta. Tämä kokoluokka kannattaa muistaa, kun miettii nanokoneita: silmäripsissäsi voisi olla legioonan verran toimivia nanomoottoreita etkä huomaisi välttämättä yhtään mitään.

K. Eric Drexler on kirjoittanut kaksi nanoteknologian perusteosta: Engines of Creationin (1986) ja Nanosystemsin (1992). Engines of Creation on nanoteknologian esittelyyn, mahdollisuuksiin ja vaaroihin keskittyvä kirja – vaikka kertoo se kyllä paljon muustakin kuin nanokoneista (erittäin suositeltavaa luettavaa kaikille). Nanosystems taas tarjoaa tiukempaa teoriaa. Drexler on käytännössä keksinyt koko alan, vaikkakin Richard Feynman jutteli jo aiemmin samansuuntaisia vuonna 1959 pitäessään puheen There’s Plenty of Room at the Bottom. Drexler ei millään muotoa halua omia alaa kokonaan itselleen; hän nostaa esiin myös sellaiset vaikuttajat kuin Ralph Merklen ja Robert Freitasin. Itse nanoteknologia-sanan määritteli ensimmäisen kerran Norio Taniguchi vuonna 1974.

Täytyy pistää merkille, että on kahta erilaista nanoteknologiaa: heikkoa nanoteknologiaa ja vahvaa nanoteknologiaa. Se mitä nykyään yleisesti sanotaan nanoteknologiaksi ei ole sama asia mistä Drexler puhuu. Molekulaarinen nanoteknologia (MNT) tarkoittaa atomien ja molekyylien tarkkaa asettelua ja yhdistämistä, ja se on melko lailla eri asia kuin heikko nanoteknologia, joka sekin on heikkoudestaan huolimatta erittäin hyödyllistä (esimerkkejä).

Atomit muodostavat molekyylejä, kuten kaikki tietänevät, ja molekyylit muodostavat kaiken mitä näemme ympärillämme. Jos materiaa voi muutella molekyylitasolla ja asetella atomeja mihin järjestykseen haluaa, voi rakentaa melkein mitä tahansa.

Vahvan nanoteknologian peruskäsite on assembleri eli kokooja; keinotekoinen laite, jonka avulla voi muokata molekyylejä. Meillä on jo tällä hetkellä biologisia kokoojia sisällämme - niitä sanotaan soluiksi. Nanokokoojat toimisivat periaatteessa samalla tavalla kuin ribosomit, vaikka olisivatkin keinotekoisesti tehtyjä eivätkä biologisesti syntyneitä. Keinotekoinen kokooja olisi myös rutkasti tehokkaampi kuin biologinen edeltäjänsä. Leonardo Da Vinci pystyi sanomaan, että lentävä kone on mahdollista rakentaa, koska lentäviä eläimiä on olemassa. Nanokokoojista voi sanoa samaa: ne ovat mahdollisia, koska biologisia nanokokoojia on olemassa. On vain ajan ja kehityksen kysymys rakentaa nanokokooja, samoin kuin oli vain ajan ja kehityksen kysymys rakentaa lentokone.

Universaaliassembleri on vahvan nanoteknologian Graalin Malja. Se on yleiskokooja, joka voi valmistaa ihan mitä tahansa – kuten kopioita itsestään. Universaalikokoojat mahdollistaisivat sen, että nanoboteista koostuvaa ”pilveä” (utility fog) voisi liikutella vaikkapa tietokoneen ohjauksella ja käskeä muuttamaan pöytä tuoliksi, omena päärynäksi, hiekkadyynit pyramidiksi tai Kuu juustoksi. Tai yksinkertaisesti muuttaamaan vain ilmassa leijuva pöly huonekaluiksi. Kaatopaikat voitaisiin muuttaa hyötytavaraksi, kryoniikkapotilaiden kudosvauriot voitaisiin korjata, viini muuttuisi vedeksi ja kaikki maailman maantiet voisi muuttaa aurinkopaneeleiksi. Autojen renkaat voisivat korjautua sitä mukaa kuin kuluisivat ja ihmiskeho samaten. Silmälle näkymättömien nanobottien pilvi voisi ympäröidä meitä joka puolelta ja huonekaluja kasvaisi esiin kuin tyhjästä taiottuina. Autiomaassa voisi kasvattaa avaruusaluksia tai lasisia fantasialinnoja. Pullonkorkin kokoisessa tietokoneessa voisi olla enemmän tehoa kuin kaikissa maailman tietokoneissa nykyään yhteensä.

Kuulostaa science fictionilta, mutta se ei ole edelleenkään mikään vastaväite vision toteutumiselle. Se on vain tapa lakaista asia maton alle, jotta sitä ei tarvitsisi ajatella. Emme ole tänä päivänä lähelläkään sitä teknologista tasoa, minkä jo tiedämme olevan mahdollista.

Nanokokoojien rakentamiseen on kahdenlaista menetelmää: alhaalta-ylös tai ylhäältä-alas. Ylhäältä-alas lähestymistavassa rakennettaisiin periaatteessa vain iso kone, joka rakentaisi pienemmän koneen, joka rakentaisi taas pienemmän koneen ja niin edelleen. Alhaalta-ylös systeemissä taas rakennettaisiin nanokokooja suoremmin esim. tunkemalla vain raa’asti atomeja yhteen (mechanochemistry) tai käyttämällä proteiineja ja DNA:ta välikäsinä. Feynmanin ehdottama ylhäältä-alas rakennustapa on nykypäivän ’primitiivinen’ rakennustapa. Drexlerin alhaalta-ylös rakentamistapa olisi moninverroin tehokkaampaa.

Nanoteknologian vaarat ovat tietysti oma lukunsa. Globaali ekofagia (tuttavallisemmin Grey goo) eli villiintyneenä leviävä harmaa nanomönjä on kenties pahin uhkakuva. Loputtomasti kopioituva nanobottiarmeija voisi muuttaa koko maapallon vaikkapa lentäviksi robottikäsiksi (kuten muutamissa Lexxin jaksoissa). Grey goo -ongelmaan on kuitenkin selkeä ratkaisu tässä vaiheessa: Nanotehdas. Nanotehtaan kokoojien ei tarvitsisi olla yleiskokoojia, eikä edes aivan samanlaisia: ne voisivat olla erikokoisia, erimuotoisia ja erikoistuneita omiin tehtäviinsä. Henkilökohtaiset nanotehtaat voisivat kulkea vaikka taskussa kuten kännykkä nykyään. Nanotehtaan villiintyminen olisi suunnilleen yhtä todennäköistä kuin se, että tavallinen autolinja villiintyisi ja muuttaisi koko maailman Nissaneiksi – eli melkoisen epätodennäköistä. Enemmän kannattaa olla huolissaan siitä mahdollisuudesta, että jotkut ilkeät ihmiset tekevät tarkoituksella tuhoavaa nanoteknologiaa eli Red Goota (jonka torjumiseen tarvitaan tietysti puolustusbotteja eli Blue Goota).

Kaikki näyttäisi viittaavan siihen, että vahva nanoteknologia on mahdollista. Ja vaikka ei jostain ihmeen syystä tieteellisiin todisteisiin uskoisikaan, niin jokaisen on silti parasta lähteä siitä oletuksesta, että nanobotit ovat oikeasti mahdollisia. Jos lähdemme siitä oletuksesta, etteivät ne ole mahdollisia, mitään edistystä ei tapahdu. Drexler on yrittänyt saada tätä asiaa kuuluville pitkän aikaa. Meidän on otettava asiasta selvää, sillä jos hyvät jätkät eivät ota siitä selvää, niin pahat jätkät ottavat (näin yksinkertaistaen). Sama juttu tekoälynkin kanssa. Meidän täytyy ottaa selvää, onko ihmistä älykkäämmän tekoälyn rakentaminen mahdollista ja rakentaa se mahdollisimman hyvin, jotta mitään katastrofia ei pääse syntymään. Ihmiset, jotka väittävät nanobottien tai tekoälyn rakentamista mahdottomaksi, eivät ymmärrä näkökantansa vaarallisuutta. Vaikka uskoisi, että todennäköisyys näiden teknologioiden toimimiseen on vain yksi miljoonasta, se on silti niin suuri mahdollisuus, että kannattaa tehdä työtä sen eteen. Supertekoälyn ja vahvan nanoteknologian yhdistyessä (tai jos toinen aiheuttaa toisen) panokset ovat niin suuret, että näihin asioihin pitäisi kiinnittää paljon, paljon enemmän huomiota tänä päivänä. Aikaskaalallakaan ei ole paljoa väliä: on aivan sama, uskooko näiden teknologioiden kehittämiseen menevän 20 vuotta vai 200 vuotta. Meidän tehtävämme on vain tehdä työtä sen eteen, että siihen menee mieluummin 20 vuotta kuin 200 vuotta. Ennustelut ovat yhtä tyhjän kanssa - tärkeintä on se mitä tekee ennusteiden toteuttamiseksi. Ei se takki itkemällä tule tehdyksi, eikä myöskään odottamalla.

Ajattele globaalisti, toimi paikallisesti.
Ajattele tulevaisuutta, toimi nykyisyydessä.

Vahva nanoteknologia tekisi kaikista nykyisistä materiaalinvalmistusmenetelmistä automaattisesti vanhaa teknologiaa. Koko maailman sosiaalinen, kulttuurillinen, ekonominen ja poliittinen rakenne muuttuisi radikaalisti vain yhden pikkiriikkisen koneen vuoksi. Ihmisyyden ja ihmiskunnan olemus muuttuisi täysin, kun kokoojilla voisi tehdä keholleen ja aivoilleen niin erikoisia muutoksia kuin haluaisi. Sitä sietää miettiä. Ja tehdä asialle jotain.

Loppukevennykseksi voisin todeta, että nanoteknologiaankin pätee vanha supersankariviisaus: suuri voima tuo mukanaan suuren vastuun.


Your body's immune system follows a similar rule: it generally accepts all the cell types present in early life and rejects new types such as potential cancer cells and invading bacteria, as foreign and dangerous. This simple reject-the-new system once worked well, yet in this era of organ transplantation it can kill. Similarly, in an era when science and technology regularly present facts that are both new and trustworthy, a rigid mental immune system becomes a dangerous handicap.
- K. Eric Drexler, Engines of Creation


Nanolinkkejä
http://www.foresight.org/
http://www.crnano.org/
http://nanodot.org/
http://nanotech-now.com/
http://www.zyvex.com/
http://imminst.org/forum/index.php?s=&act=SF&f=41
http://singinst.org/intro/nanotech.html
http://nanobot.blogspot.com/
http://crnano.typepad.com/crnblog/
http://www.biomade.nl/organization.htm

Engines of Creationin voi lukea netissä ilmaiseksi ja Nanosystemsin voi lukea ”viiden minuutin versiona”. Myös Unbounding the Future on kokonaan netissä.