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takahashicleaning · 4 months ago

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ＴＥＤにて

ジョージ・トゥレヴスキ: ナノテクノロジーの次の一歩

（詳しくご覧になりたい場合は上記リンクからどうぞ）

コンピューターのシリコンチップは、毎年縮小して能力は倍増し、機器は携帯性を増し身近になっていきます。しかし、これ以上チップを小さくすることができなくなったら何が起きるでしょうか？

ジョージ・トゥレヴスキは、見たこともないような前人未到のナノマテリアルの世界を研究しています。

現在の研究は、自然の生命体が複雑で多様。そして、エレガントな構造を構築するのと同じ方法を用いて、何十億ものカーボンナノチューブを回路の構築に必要なパターンを描く化学プロセスを開発することです。

これは次世代コンピューティングの切り札となりえるでしょうか？

ここまで到達するための前段階ではグラフェンという素材が、回路の構築に必要なことが知られています。

ナノテクノロジーといわれるもので・・・

ナノテクノロジーは、物質をナノメートル (nm)の領域すなわち原子や分子のスケールで、自在にコントロールする技術のことである。

この技術によって、原子や分子の一個一個を単独でつまみ上げ、移動し、築き上げることも可能になっています。現在は、新素材やコンピューターのCPUの製造過程で現実に応用されています。

電子回路のトランジスタは、だいたい数十nm程度の大きさで、カーボンナノチューブなども同様です。物質を数ナノメートルの大きさにすると、量子効果と呼ばれる特殊な現象が発現する。

例えば、電子の閉じこめによるエネルギー準位の離散化があらわれる大きさや、トンネル効果など。量子力学を応用することでコントロールが可能になっています。

彫刻家が、のみだけを使って、彫像を彫っていくのを想像してみましょう。

ミケランジェロは、こんなエレガントな例えをしています「どんな石にもその内側に彫像があって、彫刻家の使命とは、それを発見することだ」

でも、彼が反対方向から作業したらどうでしょうか？石の塊からではなくて、埃の山から、この何百万もの粒子を固めて彫像を作ったとしたらどうでしょうか？

ばかげた考えだと分かっています。恐らく不可能でしょう。埃の山から彫像を作るだなんて、もし、彫像が自ら何とか何百万もの粒子を集めて、設計通りにデザインされた上で、自らを形作りでもしない限り。

奇妙に聞こえるでしょうが、これこそが、私の研究室で手掛けている問題なんです。私は、石ではなくてナノマテリアルで作成します。これはあり得ないほど小さく、素晴らしい小さな物質です。このコントローラーが、ナノ粒子だとするとヒト髪の毛はこの部屋全体位の大きさになります。

そして、これは、ナノテクノロジーと呼ばれる分野の中心であり、皆さんも聞いたことがあると思います。すべてに変化をもたらすということも聞いたことがあるでしょう。

私が大学院生だった頃は、ナノテクノロジー研究には最もエキサイティングな時代でした。科学的なブレークスルーが、常に起こっていました。会議は、熱気に満ち、資金はファンドから続々と提供されました。その理由は、物体が非常に小さい場合、私たちが目にするような通常の物体を司る物理とはまったく異なる物理が働くからです。

この物理学を量子力学と呼んでいます！！

例えば、いくつかの原子を加えたり除去したり物質をひねるといった比較的些細な変更で、これらの振る舞いをきっちりと精密に調整できるわけです。いわば、究極のツールキットなんです。本当に力を感じ、何でもできるような気がしました。

私たちが行っていたことは、私たちとは、同世代の大学院生全員のことですが、ナノマテリアルで超高速のコンピューターを作ろうとしていたのです。私たちは、量子ドットを構築して、いつの日か体内で病気を見つけ出し闘おうとしていました。私たちは、これが計算処理から医学に至るまで、科学や技術のあらゆる分野に影響を与えるだろうと考えていました。

ここで認めなくてはなりませんが、私は何でも鵜呑みにしていました。何もかもです。しかし、それは15年前のことで、そして本当に素晴らしい科学の研究がなされました。私たちは、多くのことを学びました。この科学を新たな技術へと転換すること。本当にインパクトのある技術にはできなかったのです。

その理由は、これらのナノマテリアルが両刃の剣のような物だからです。ナノマテリアルはその大きさにより、興味深い一方で、その大きさゆえに扱うのが極めて困難だったのです。文字どおり埃の山から彫像を作成するようなものでした。そして、その作業に使える本当に細かいツールがありませんでした。

もしあったとしても、さして変わらなかったでしょう。技術を構築するために何百万もの粒子をひとつずつ組み立てるなんて、できなかったからです。そのため、どの約束や期待も果たされない約束や期待でしかありませんでした。病気と闘うナノボットは、存在せず、私が最も関心を寄せていた新種のコンピューティングもありません。

最後に、これが一番大切なことですが、私たちはコンピューティングの進歩の速度は、永遠に維持されると期待するようになりました。この考え方に基づいた経済システムが出来ました。そして、コンピューターチップに、より多くの素子を詰め込む能力のおかげでこの速度が決まります。

ニュートン物理学のようにではなく、一定の条件では、機器が小さくなっていくにつれて、より速く、より省電力になり、価格が下がっていきます。この指数関数的な相乗効果で素晴らしい速度で進歩したのです。

一例として挙げると、３人の宇宙飛行士を月面に送った部屋位の大きさのコンピューターを何とか圧縮して、当時、最高だったコンピューターを圧縮してスマホと同じぐらいの大きさに例えばできたとしましょう。でも、お持ちのスマートフォン300ドルで買って２年ごとに捨ててしまう物には、歯がたたない？このレベルの速度では、スマホならできる機能を何もできないでしょう。速度は遅いしコンテンツも追加できません。

ここでのポイントは進歩です。

徐々に進むものではなく、進歩は容赦ないものです。この条件では、指数関数的です。毎年、累積していき、ある技術をその次世代の技術と比べても識別できないぐらいにまで行きつくのです。この進化の速度を維持するのは、他ならぬ私たちです。私たちは、10､20､30年後にもこう言いたいと願います「この30年で実現したことを振り返ってください」

しかし、この進歩は、永遠に続くわけではないでしょう。事実、��ーティーの熱は冷めつつあります「ラストオーダーの時間です」という感じですね。速度や性能などの多くの指標で細かく見てみると既に進歩はほとんど停止しています。このパーティーを続けたければ自分たちでできる事をしなくてはなりません。

つまり、革新です。

私たちのグループの役割と使命は、カーボンナノチューブを使って革新していくことです。この技術で進歩のペースを維持する道が開けると考えるからです。これは、その名の通りのものです。小さくて穴のあいた炭素原子のチューブです。このナノスケールサイズという大きさが素晴らしい電子状態を生み出します。

もし、コンピューティングにこれを導入できれば、性能が最大10倍に上昇します。たった一歩で数世代分の技術を飛び越えるようなものです。それがこれです。非常に重要な問題があり、基本的に理想的な解決策です。科学が、私たちに向かって声を��り上げています

「これをやって問題を解決するんだ」そういういうことなら始めましょうか。やりましょう。しかし、ここで両刃の剣が再登場してきます。この「理想的な解決策」は、取り扱いの困難な物質を含んでいます。コンピューターチップ１つを作るには、それを何十億個も並べなければなりません。またもや同じ難問です。ここでもあの問題にぶつかるのです。

「ここで止まるんだ。同じことを繰り返すのはやめよう。何が欠けているのかを考えるんだ。私たちは何をしていないのか。やるべきことは何だろう？」と問いました。

その答えとは、彫像が自らを形作るというものでした。

私たちは何十億もの粒子が、自律的にナノ分子構造を組み立てる方法を何とか見出して技術にしなければなりません。私たちにはできないので自分たちで行うようにするのです。非常に難しく容易なことではありませんが、この場合、唯一の方法でした。そして、これは何も特殊な問題ではないとわかりました。私たちは、こんな方法でモノを組み立てたりはしません。誰もこんな方法は使いません。

でも、見回してみると至るところにお手本がありました。母なる自然はあらゆるものをこうして作ります。

どんな物でもボトムアップで作られています。浜辺へ行けば、シンプルな生命体が、タンパク質を使って基本的に分子です。砂をテンプレートとして、海からそれを汲み上げることで実に多様な構造を構築しています。

自然は、私たちのように乱暴ではなく、ただ利用するのです。自然はエレガントでスマートです。手に入るもので、分子をひとつずつ組み立てて、私たちが近づくことすらできない複雑さと多様性のある構造を作り上げるのです。

自然は、既に、ナノの世界でした。何億年も前から存在していました。

私たちも自然と同じツールを使うことに決めました。それが、化学だったのです。化学こそが、失われたツールでした。このケースでは、化学がうまく作用しました。ナノスケールの物質と同じぐらいの大きさの分子をツールとして用いることで、物質を操作できます。

これがまさに私たちの研究室で行っていることです。私たちは埃の山。ナノ粒子に作用する化学を開発して、必要なものを取り出します。化学を使って文字どおり何十億もの粒子を回路の構築に必要なパターンへと並べます。これが実現できれば、ナノマテリアルを使う前の何倍もの速度の回路を構築できるのです。

化学こそ、失われたツールであり、日に日に私たちのツールはシャープで的確になっていきます。そして、ついに、あと数年でこれまでの約束のいずれかを実現できると見込んでいます。コンピューティングは、ほんの一例で私が興味を持ちグループが注力しているものです。

その他にも、再生可能なエネルギー、医学、構造材料があり、それらがナノに向かっていくということを科学が示唆しています。そこに最大の利益があります。でも、それを行うには科学者には新しいツールが必要です。私が今説明したようなツールです。化学が必要になります。

これがポイントです。科学の美点は、この新しいツールをひとたび開発すれば、そこに存在し続けることです。永遠に存在し続けて誰でもどこででもそれを手にして使うことができ、ナノテクノロジー実現の手助けができることです。

こういう新産業でイノベーションが起きるとゲーム理論でいうところのプラスサムになるから既存の産業との

戦争に発展しないため共存関係を構築できるメリットがあります。デフレスパイラルも予防できる？人間の限界を超えてることが前提だけど

しかし、独占禁止法を軽視してるわけではありませんので、既存産業の戦争を避けるため新産業だけの限定で限界を超えてください！

（個人的なアイデア）

2020年後半くらいから様々な占いで出てきてた時代の変わり目。それが、西洋占星術で具体的に「風」の時代という形で出てきました。

私が、感じとってたインスピレーションは、たぶんこれかな？

兆しは、世界的な金融ビックバンの1970年代、IT革命のミレニアムの前から出ていたけど。

これは、これまでの約200年間。物質やリアリティの影響力優位「土」の属性の時代から、量子コンピューター、ビットやインターネットなどといった物質ではないものに影響力が増していく「風」の属性の時代に。

そして、本格的に軌道にのっていく属性は、今後200年程続くことになるのです(2020年12月22日から、2100年当たりをピークに少しずつ衰退していく2220年まで)

直前に！

Appleも何かを感じてたのか？Appleシリコン搭載Macの方は、「Mシリーズ」チップに移行してるし、符号してる。

Googleは、量子超越性を達成してきてるし、Facebookも脳波を読み取る機械の開発を発表してますし、符号してる。

イーロンマスクもブレイン・マシン・インターフェース（Brain-machine Interface : BMI）を具体的に発表。これも、符号してる。

ここから予想できることは、バリーシュワルツが言うように、労働の概念が変わり、地球に居ながら映画アバターのように！その惑星にある資源を使い。

月や火星、土星や衛星などに無人ロボット部品を送り、ゲームのように自宅にいながら共同作業しつつ仕事をすることで高額な賃金が手に入る可能性も高い。

火星や土星や衛星に関しては、有人宇宙船内を無重力工場にして惑星移動期間に3Dプリンター製造、組立を効率的に行うことが実現すれば良いが無人ならベスト。

光速で惑星間通信できるようになったとしても、火星や土星や衛星への通信は、地球からでもリアルタイムで遅延が起きるため、月面のみ、この可能性が開けます！

無重力でもあるため、洞窟に工場を建築して人間の暮らせる環境を作り出すこともできそうです。可能性は無限！この領域に限界はありません！国家や行政府の範囲外なので極端な自由もあります。命の保障はないけど！

このアイデアは、今後数十年、人間の限界を遥かに超える新産業なのでプラスサムになり、地球環境は汚染されず資源エネルギー問題も起こりません。

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