Еще год назад возможность практического применения научных результатов, полученных методами нанотехнологий, вызывала большое сомнение. Отсюда и неуверенность в названии опубликованной тогда статьи: “Молекулярная вычислительная машина - фантастика или реальность?” (PC Week/RE, № 29/98, с. 31).
Сейчас же, мне кажется, чаша весов склоняется в пользу реальности. По мнению экспертов, в следующем десятилетии будут получены первые рыночные продукты, а далее примерно лет десять изделия кремниевой электроники и нанотехнологий будут существовать параллельно, так, как это было при переходе от вакуумных ламп к полупроводникам в 50 - 60-х годах. Не исключено, что к критическому для полупроводников моменту в середине второго десятилетия XXI века будет найдено альтернативное решение.
В последнее время интерес к нанотехнологиям заметно увеличился. Активные действия в этом направлении предпринимает администрация президента США. Она намерена в январе следующего года утвердить “Национальную инициативу в области нанотехнологий” (National Nanotechnology Initiative), которая определит размеры финансирования, а также другие формы помощи организациям, работающим в этой области. Белый дом также включил нанотехнологии в число одиннадцати наиболее перспективных направлений исследовательских работ. И, наконец, известное своими проектами в области ИТ агентство DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) семь месяцев назад запустило трехлетнюю программу по молекулярной электронике (Molecular Electronics Program), выделив на нее 232 млн. долл., но Конгресс более щедр: он намерен удвоить эту сумму.
Несколько крупных компаний, прежде всего Sun Microsystems и Motorola, проводят консультации с ведущими учеными, чтобы сформировать промышленный консорциум, занимающийся проблемами коммерческого использования нанотехнологий.
О том, какое внимание нанотехнологиям уделяет общественное мнение, свидетельствует хотя бы тот факт, что среди 21 темы, которые журнал Business Week считает наиболее приоритетными в XXI веке, эта тема занимает четвертое место, а Интернет стоит только на четырнадцатом.
Сейчас работы в области нанотехнологий ведутся в четырех основных направлениях:
- молекулярная электроника;
- биохимические и органические решения;
- квазимеханические решения на основе нанотрубок;
- квантовые компьютеры.
Три последних пребывают пока еще в значительной степени на уровне теоретических работ. Наибольшие практические результаты достигнуты в области молекулярной электроники. Она логически близка к традиционной полупроводниковой электронике. Методами молекулярной электроники из углеводородных соединений удается получить аналоги диодов и транзисторов, а следовательно, и основные булевы модули И, ИЛИ и НЕ, из которых затем можно строить схемы любой сложности. Подобный подход позволяет сохранить преемственность архитектурных решений.
О своих достижениях в области молекулярной электроники уже сообщили несколько исследовательских коллективов.
В этом году сотрудники компании Hewlett-Packard и Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) смогли получить действующий молекулярный вентиль. Его толщина составляет всего одну молекулу. Первоначально он умел либо только открываться, либо только закрываться. Исследователи из Йельского университета смогли продвинуться дальше: их вентиль может принимать любое из двух положений, что позволяет произвольно записывать в него 0 или 1. Обе группы сейчас работают над объединением вентилей в регистры.
В обстановке строгой секретности разрабатываются молекулярные устройства памяти с произвольным доступом, но одним из первых их воплощений скорее всего станут постоянные ЗУ. Есть основания считать, что на одном современном кристалле кремния можно будет записать целиком фильм с качеством, как на диске DVD.
Наиболее полную информацию о новейших технологиях можно получить, прочитав работы Джеймса Элленбогена (James Ellenbogen), руководителя отделения нанотехнологий корпорации Mitre, известной как исследовательский центр, финансируемый МО США. В июле им была опубликована первая часть книги “Архитектура молекулярных электронных компьютеров”, в которой описаны логическая структура и методы создания молекулярных диодов (www.mitre.org/technology/nanotech/). В публичных выступлениях Джеймс Элленбоген позволяет себе пофантазировать о том, каким будет компьютерный мир через 20 лет.
Он считает, что дорогостоящие фабрики по производству процессоров вымрут как мамонты, а технология станет не сложнее фотопечати. Элленбогену принадлежат слова: “Компьютер размером с кристалл соли будет дешевле грязи (dirt cheap)”. За удешевлением компьютеров последует всеобщая компьютеризация. Она дойдет вплоть до шариковых ручек (они будут сообщать, что паста на исходе) или ботинок, выходящих на связь с автомобилем при вашем к нему приближении.
Но главным Элленбоген считает то, что к 2020 г. изменятся пропорции между программным и аппаратным обеспечением. Мы привыкли к тому, что аппаратное обеспечение в процессе работы не изменяется (исключение составляет магнитная поверхность дисков), а программное обеспечение тем или иным способом загружается в эту постоянную среду. С развитием молекулярной электроники появится некоторая “универсальная коробочка”, способная к загрузке, точнее, к записи в нее соответствующей аппаратной конфигурации. По сети будет предаваться не только “софт”, но и “хард”.
Оправдаются эти прогнозы или нет, сказать трудно, очевидно только то, что нанотехнологии из академической лабораторной экзотики превратились в одно из приоритетных научно-практических направлений.
