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Engines of Creation

The coming era of Nanotechnology

Cat: SCI
Pub: 1996
#: 9609b

K. ErIc Drexler


Title

ENGINES OF CREATION

創造する機械

Sub Title

The coming era of Nanotechnology

来るべきナノテクノロジー時代
Author

K. Eric Drexler

K・E・ドレクスラー
Published

1996

1996
Index
Why
this book?
  • This is an enormously original book about the consequences of new technologies.
  • Looking ahead is like building a very tall and slender tower of reasoning.
  • How could one build a sounder case?
    • First, the foundations much be very firm.
    • Next, one must support each important conclusion step in several different ways.
  • Nanotechnology could have more effect on our material existence than those last two great inventions in that domain - the replacement of sticks and stones by metals and cements and the harnessing of electricity.
  • Similarly, we can compare the possible effects of artificial intelligence on how we think with only two earlier inventions; those of language and of writing.
    ........from Forward of Marvin Minsky
  • 新しいテクノロジーの行く末を描いたオリジナリティに富んだ著書である。
  • 未来を予測することは、非常に高くて細長い「理」のビルを建てるようなものである。
  • どうしたら信頼性のある未来予測が行えるか?
    • 1)まず現在の技術についての知識を基盤とすること。
    • 2)次に、それぞれの重要な結論のステップを、何種類かの違った方法で確認すること。
  • ナノテクノロジーによって、棒と石が金属とセメントに置き換わり、電気を扱えるようになった過去の二大発明より大きな効果をもたらそうとしている。
  • また、我々が思考することに対する人工知能の効果は、「話すこと」と「書くこと」という当初の二大発明に匹敵するといえる。......マービン・ミンスキーの巻頭言
Summary
要約

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1. Size of atom:

  • Nucleus is about 1/100,000 the size of the atom itself. Atom is about 1/10,000 the size of bacteria, and bacteria are about 1/10,000 the size of mosquitoes.

1. 原子のサイズ:

  • 原子核は、原子の10万分の1、原子は、バクテリアの1万分の1、そしてバクテリアは、蚊の1万分の1である。

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2. Ribosomes:

  • Protein machines, called restriction enzymes, "read" certain DNA sequences as "cut here." They cut the chain by rearranging a few atoms. Other enzymes splice pieces together, reading matching parts as "glue here". By using gene machines to write, and restriction enzymes to cut and paste, genetic engineers can write and edit whatever DNA messages they choose.
  • In cells, molecular machines first transcribe DNA, copying its information to make RNA "tapes." Then, ribosomes build proteins based on instructions stored on RNA strands.

2. リボゾーム:

  • 制限酵素と呼ばれる蛋白質の分子マシンは、DNA鎖の特定部位に対し、「切断しろ」という命令を解読し、鎖を切断する。別の酵素は、「接合しろ」という命令を読むことで鎖を接合する。このような酵素を使うことで、「書き込み」「切断と張り付け」によってDNAメッセージを編集できるようになった。DNAには、リボゾームを呼ばれる分子マシンを制御できる機能がある。
  • 細胞内では、分子マシンは、まずDNAの情報をRNAのテープに移す。次に、RNA鎖に記録された指示にしたがってリボソームはタンパク質を合成する。

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3. Enzymelike machine:

  • Over the years, engineers have used technology to improve technology. They have used metal tools to shape metal into better tools, and computers to design better computers. They will likewise use protein nanomachines to build better nanomachines.
  • Enzymes show the way; they assemble large molecules by 'grabbing' small molecules from the water around them, then holding them together so that a bond forms. enzymes assemble DNA, RNA, proteins, fats, hormones, and chlorophyll in this way.

3. 酵素マシン:

  • 何年もの間エンジニアは、技術を使って技術を改良してきた。金属の道具を使って金属を成形し、優れた道具を作り、コンピュータを作って、より良いコンピュータをデザインしてきた。同様に、より良いナノマシンを作るためにタンバク質マシンを使おうというのである。
  • 酵素がその突破口となる。酵素は周囲の小さな分子を捕まえ、それを一緒に結合して大きな分子に作り上げる。RNA、DNA、タンパク質、脂肪、ホルモン、葉緑素などは酵素によって組み立てられている。

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4. Nanocomputers:

  • Nanomachine assemblers will bring one breakthrough of obvious and basic importance; engineers will use them to shrink the size and cost of computer circuits and speed their operation by enormous factors. With assemblers, engineers will build circuits in three dimensions, and build to atomic precision.
  • This may seem odd, yet the essence of computation has nothing to do with electronics. a digital computer is a collection of switches able to turn one another on and off.
  • Although mechanical signals move about 100,000 times slower than the electrical signals in today's machines, they will need to travel only 1/1,000,000 as far, and thus will face less delay.

4. ナノコンピュータ:

  • ナノマシン・アセンブラを使えば、三次元に回路を作成できるし、原子レベルの精度を実現できるようになる。
  • 変に思えるかも知れないが、計算の本質は電子とは全く関係ない。コンピュータはオン・オフが交互にできるスイッチの集まりである。
  • 機械コンピュータの信号伝達は電気信号より10万倍遅いが、100万分の1の距離しか移動いなくてすむので、遅延は少ない。

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5. Disassemblers:

  • Assemblers will help engineers synthesize things.
  • The case of disassemblers rests on the ability of enzymes and chemical reaction to break bonds, and of machines to control the process. Enzymes, acids, oxidizers, alkali metals, ions, and free radicals - all can break bonds and remove groups of atoms.
  • A nanomachine able to do this is a disassembler. Assemblers, disassemblers, and nanocomputers will work together.

5. ディスアセンブラ:

  • アセンブラは物を合成するのに有効である。
  • ディスアセンブラの場合は、結合を切断する酵素や化学反応、プロセス制御のマシンの動きの能力を基盤としている。酵素、酸、酸化剤、アルカリ金属、イオン、および遊離基などはすべて分子結合を切断し原子団を移動することができる。
  • このようなことができるナノマシンをディスアセンブラという。アセンブラ、ディスアセンブラ、ナノコンピュータは一緒に使用される。

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6. Replicators:

  • Biological replicators, such as viruses, bacteria, plants and people, use molecular machines. artificial replicators can use bulk technology instead.

  • Since bulk-technology replicators must make and assemble their parts, they must contain both part-making and part-assembling machines. This highlights an advantage of molecular replicators; their parts are atoms, and atoms come ready-made.
  • Replicators will resemble factories shrunk to cellular size. They will contain contain nanomachines mounted on a molecular framework and conveyor belts to move parts from machine to machine. Outside, they will have a set of assembler arms for building replicas of themselves, an atom or a section at a time.
  • An assembler arm will be about 50 million times shorter that a human arm, and it will be able to move back and forth about 50 million times more rapidly.
  • The speed of replication will depend on the total size of the system to be built.

6. レプリケータ:

  • ウイルス、バクテリア、植物、人間などの生物レプリケータ(複製装置)は分子マシンが主役である。人工のレプリケータとなると、バルクテクノロジーを使わざるを得ない。
  • バルクテクノロジーを基盤としたレプリケータでは、部品製造機械と部品組立機械を組み込まなければならない。分子レプリケータの最大の利点は、部品が原子であることで、その原子は既製品として入手できることにある。
  • レプリケータは細胞の大きさに縮小された工場といえる。分子フレームワークに組み込まれた分子マシンがあり、機械から機械へ部品を運ぶコンベアベルトもある。外には、自らを複製するアセンブラのアームが原子を一つづつ摘んでいる様子が見える。
  • アセンブラのアームの長さは、人間の腕の5千万分の1程度なので、人間の腕よりも5千万倍も早く動くことができよう。
  • 複製の速さは、作り上げるシステム全体の大きさに依存する。

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7. Acceleration the technology race:

  • Neural synapses respond to signal in thousandths of a second. Experimental electronic switches respond it hundred million times faster (and nanoelectronic switches will be faster yet). Neural signal travel at under one hundred meter per second; electronic signal travel a million times faster. This crude comparison of speeds suggests that brain like electronic devices will work about a million times faster than brains made of neurons.
  • Only cooling problems might limit such machines to slower average speeds. Imagine a conservative design, a millionfold faster than a brain and dissipating a millionfold more heat.

7. 技術競争の加速:

  • 神経のシナプスは、数千分の1秒でシグナルに応答する。実験的な電子スイッチは1億倍も早く応答できる。(ナノ電子スイッチの応答はもっと早くなるだろうが)神経のシグナルは秒速100mのオーダーで伝搬する。電子のシグナルは百万倍も早い。この単純な比較では、脳をモデルとした電子素子はニューロンで構成される脳よりも百万倍も速く応答できることになる。
  • 但し、冷却の問題が平均速度を遅くすることも考えられる。これまでの設計では、速さは脳よりも百万倍以上になっても発熱の方も百万倍以上になってしまう。

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8. Space & Advanced Technology:

  • Since nanotechnology lends itself to making small things, consider the smallest person-carrying spacecraft; the spacesuit. Forced to use weak, heavy, passive materials, engineers now make bulky, clumsy spacesuits. A look at an advance spacesuit will illustrate some of the capabilities of nanotechnology.
  • The suit has the strength of steel and the flexibility of your own body. If you reset the suit's controls, the suit continues to match your motions, but with a difference. Instead of simply transmitting the forces you exert, it amplifies them by a factor of ten. Likewise, when something brushes against you, the suit now transmits only a tenth of the force to the inside. You are now ready for a wrestling match with a gorilla.....

8. 宇宙と先端技術:

  • ナノテクノロジーは小さな物を作る技術である。持ち運びできる最小のスペースクラフトはスペーススーツだ。現在のスーペススーツは非常に大きくて不格好である。それは弱くて、重く、環境に適用できない材料を使わざるを得ないからだ。未来のスペーススーツを考えたら、いろいろな所にナノテクノロジーを利用できることがはっきりする。
  • このスーツの強度はスチールを同じで、その柔らかさは我々の体のようである。スーツのコントロールをリセットすれば、体の動きに違った状態でマッチするようにもできる。例えば、実際に発生する力をそのまま伝えるのではなく、十倍に増幅して伝えることもできる。スーツにブラシをかけているような時に、スーツの内側には十分の一の力しか感じないようにできる。このスーツを着ればゴリラとレスリングをすることもできるようになるだろう。....

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9. Engines of Healing:

  • Physicians now rely chiefly on surgery and drugs to treat illness.
  • Consider 'delicate' surgery from a cell's perspective; a huge blade sweeps down.
  • Drug molecule are simple molecular devices. Many affect specific molecules in cells. But drug molecules work without direction. Once dumped into the body, they tumble and bump around in solution haphazardly until they bump a target molecule, fit and stick, affecting it function.
  • The simplest medical applications of nanomachines will involve not repair but selective destruction. Cancers provide one example; infectious disease provide another. The goal is simple; one need only recognize and destroy the dangerous replicators, whether they are bacteria, cancer cells, viruses, or worms. Similarly, abnormal growth and deposits on arterial walls cause much heart disease; machines that recognize, break down, and dispose of them will clear arteries for more normal blood flow.
  • A mind and the tissue of brain are like a novel and the paper of its book. Spilled ink or flood damage may harm the book, making the novel difficult to read. Book repair machines could nonetheless restore physical 'health' by removing the foreign ink or by drying and repairing the damaged paper fibers.

9. 治療する機械:

  • 現在の病気治療は手術と薬を基本としている。
  • 手術がどんなに繊細に行われようとも、細胞にとって手術ナイフはとてつもなく大きく、沢山の細胞が荒々しく引きちぎられる。
  • 薬物は、簡単な分子デバイスとも言えよう。その多くが細胞中のい特定の分子に作用する。しかし薬分子には指向性がなく、四方八方に散らばって作用する。一旦、体の中に取り込まれると薬分子は、液体の中を他の分子とぶつかりながら通り抜け、偶然に標的分子にたどりついて結合したものだけが、その機能を発揮できる。
  • 最も簡単なナノマシンの医学的応用は、修復だけではなく選択的な破壊である。癌とか感染症がそ]の例だ。目的は明確だ。バクテリア、癌細胞、ウイルス、細菌を感知して破壊するのである。同様に動脈壁への異常な沈着物は心臓病を引き起こすので、ナノマシンはこれを認識、破壊、除去して正常な血流を取り戻す。
  • 心と脳組織とは小説のその本の紙のようなものである。インクをこぼして本を汚してしまうとその小説を読むことが出来なくなってしまう。本の修理マシンは、それでもそのインクを除去し傷んだ紙の組織を乾燥、修復して肉体の健康を快復させることができる。

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10. Trustworthy systems:

  • "Reliable" doesn't mean 'indestructible". We call something reliable when we can count on it to work as designed.
  • Systems can work even when their parts fail; the key is redundancy. Imagine that a broken cable takes a day to fix, and that , though it takes five cable to support the bridge, there are actually six.
  • We can build systems that are extremely reliable, but this will entail costs. redundancy makes systems heavier, bulkier, more expensive, and less efficient. Nanotechnology, though, will make most things far lighter, smaller, cheaper, and more efficient to begin with. This will make redundancy and reliability more practical.
  • Some force in the world will take the lead in developing assemblers; call it the "leading force.
  • Redundancy works best when the redundant components are truly independent.

10.信頼性のあるシステム:

  • 「信頼性」ということは「非破壊性」ということを意味しない。信頼できるとうことは、設計通りに動作することを意味する。
  • 部品が壊れたとしてもシステムそのものは動き続けることができる。肝心なのは冗長性である。壊れた橋のケーブルを修理するのに1日かかるとして、橋を支えるのに5本のケーブルが必要だとすれば実際には6本使う。
  • 冗長性によってシステムは重々しくて大きくて、コスト高になってしまい非効率的となってしまう。一方ナノテクノロジーを利用すればほとんどのものを軽く、小規模に、安く、より効率的に作ることができる。これによって冗長性と信頼性とが実用レベルで実現できる。
  • アセンブラの開発は何らかの世界的組織によって推進されるべきであり、リーディングフォースと呼ばれる推進力が必要である。
  • 冗長性は、その冗長性の要素が真に独立している場合に最も良く機能する。

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11. Broadening our choices:

  • Only one sort of future seems broad enough to have broad appeal; an open future of liberty, diversity, and peace. With room for the pursuit of many different dreams, an open future will appeal to many different people.
  • Assemblers and AI will let us create complex products without complex organizations. Active shields will let us secure peace without a massive military-industrial complex. These technologies will broaden our choices by loosening our constraints, making room for greater diversity and independence.

11.選択の自由度の拡大:

  • 一つの未来だけが広くアピールするに耐えるものとなろう。それは自由多様性平和から成る開かれた未来である。多くの異なる夢を追求するゆとりをもつ、オープンな未来こそ多くの人々にアピールするのだ。
  • アセンブラやAIによって複雑な組織がなくても複雑な製品を創造できる。アクティブシールドによって、大規模な産軍共同体がなくても平和が保証される。ナノテクノロジーによって、我々の種々の制約が緩められ、多様性と独自性のゆとりが広がり、選択の自由度がますます広がることになる。
Comment
  • The direction of IT Technology is application by Nanotechnology.
  • This book also gives us warning about shadow not only describing light of Nanotechnology.
  • We have come beyond the turning back point.
    • The difficulty lies, not in the new ideas, but in escaping the old ones, which ramify, for those brought up as most of us have been, into every corner of our minds.
      -John Maynard Keynes
  • IT技術の行こうとしている方向はNanotechnologyの応用である。
  • この本は、Nanotechnologyの光のみならず、影についても警鐘を鳴らしている。
  • もはや後戻りはできないのだ。
    • 困難なことは、新しいアイディアにあるのではなくて、我々の心の隅々にまで我々を分断して、追いやっている古いアイディアから脱却することにある。
      -J.メイナード・キーンズ


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