ק קט קטן קטנטן מאוד

הרעיון של שליטה מוחלטת בתכונות החומר מלווה אותנו משחר האנושות. ממשה רבנו שהפך מים לדם ואת מטות החרטומים ליצורים חיים, דרך המשורר היווני הומרוס, שסיפר על המלך מידאס שהפך כל דבר לזהב. בימי הביניים ניסו האלכימאים לפרק חומרים ולהפוך אותם לחומרים אחרים. הרעיון, כאילו ישנו חומר אחד שמהווה בסיס לכל, היה אמנם יותר מיסטי ממדעי, אבל בדיעבד, הוא התגלגל לתוך הפיזיקה המודרנית.

גם בעידן הנאורות המשיך המין האנושי לחלום על ייצור חומרי הגלם יקרי מציאות בעצמו. אלא שהפעם הראה שהחלום קרוב להגשמה. חוקרים ומפתחים בתחום הננו-טכנולוגיה מבטיחים כי תוך שנים ספורות יהיו האטומים והמולקולות כחומר ביד היוצר. היוצר, יהיה אנחנו.

אנציקלופדיה בקצה העיפרון

ציון דרך חשוב בהתפתחות הננו-טכנולוגיה נרשם בכנס אגודת הפיזיקאים שנערך בשנת 1959 בקליפורניה. הפיזיקאי ריצר'ד פיינמן, לימים חתן פרס נובל, נשא בכנס הרצאה שכותרתה "יש הרבה מקום בתחתית". הוא הציג את הרעיון של ביצוע מניפולציות הנדסיות, בסדרי גודל מיקרוסקופיים, ותאר כלים וטכניקות אפשריים.

הרעיון לא היה חדש. לגדלים הננו-מטריים היה כבר אז תפקיד חשוב בתעשיית החלל, למשל. הבשורה של פיינמן נגעה פחות לממדים ויותר לאופי העבודה או לשימושים האפשריים. אחת מהדוגמאות שהביא, היתה הרעיון לכתוב את אנציקלופדיית בריטניקה על חודו של עיפרון, בעזרת אטומים ויונים (אטום או מולקולה שנטענו בעקבות תזוזה של אלקטרון). הוא דיבר גם על חקר ה-DNA, על האפשרויות הגלומות בו ועל ההבנה המעמיקה שתידרש כדי שניתן יהיה לבצע מניפולציות במולקולות המרכיבות אותו.

מאטום ועד מיקרון

על הנייר נראו הטענות המדעיות כנגד האפשרות "להתעסק" עם אטומים מבוססות למדי. הטענה כי אטום בודד יכול לשמש כאבן בניין, או כרכיב אינטגרלי ממערכת הנדסית, היה מנוגד לחלוטין לתיאוריה המדעית בקשר לתנועת אטומים ומולקולות.

גודלו של אטום הוא כאנגסטרם אחד (עשירית הננומטר). לא רק הרבה הרבה פחות ממה שהעין האנושית מסוגלת לראות, אלא גם הרבה מעבר לתפיסת הגודל אליה המוח האנושי התרגל. רק בתחילת המאה ה-20 הוכח בוודאות מה שהיום מובן מאליו - שאכן קיימים בכלל אטומים.

תקציבי ענק למחקר

המוטיבציות שמאחורי מחקר ה"ננו" בשנים האחרונות כלכלי לחלוטין. יצרנית השבבים הגדולות (אינטל, IBM, מוטורולה), נדרשות להתייחס לגדלי ננו במסגרת החתירה שלהן למזעור מקסימלי של המעגלים החשמליים. הכלל אומר, שככל שהמעגלים צרים יותר כך יורד המחיר ועולים הביצועים. מעגלים צרים יותר, מוליכים אלקטרונים מהר יותר, צורכים פחות הספק ומייצרים פחות חום. הקטנת המעגלים, מאפשרת דחיסת מספר גדול יותר של טרנזיסטורים על אותה פרוסת סיליקון ומוזילה את עלויות הייצור. הירידה בצריכת ההספק ובייצור החום, מאפשרת להאיץ את מהירות השעון ואת רמת הביצועים הסופית.

זה מסביר מדוע החברות הללו משקיעות סכומי עתק בפיתוח אינטנסיבי של פיתוח שבבי סיליקון. אחת השאלות העיקריות עליהן מנסה אינטל לענות באמצעות תקציב מחקר של כ-5 מיליארד דולר (לשנת 2001 בלבד), היא עד כמה ניתן למתוח את התהליך הזה. התחזיות מלפני מספר שנים, דיברו על מחסום בלתי נמנע שייעצר באזור ה-0.1 מיקרון (100 ננומטר), וימנע מאינטל להמשיך ולעמוד בחוק מור (Moore), כלומר, להמשיך לכווץ את המעגלים המודפסים לחצי אחת ל-18 חודשים.

רובוטים בלתי נראים

אבל אם יש אמת בתחזיות וברעיונות של ההוגים בתחום הננו-טכנולוגיה, הרי שמה שמצפה לנו חורג הרבה מעבר לשיפור תהליכי הייצור הקיימים. העתיד שהם מתארים נראה לקוח ישירות מסרטי המדע הבדיוני, או מהספרות האלכימאית העתיקה - עתיד שבו נוכל לשלוט בהרכבו של בסיס החומר, ובתהליכי החיים.

בספרו "מכונות הבריאה" מתאר אריק דרקסלר את הדרך בה הוא רואה, הלכה למעשה, בנייה הנדסית באמצעות טכנולוגיה מולקולרית. רכיבי המפתח בתהליך הנדסי שכזה קרויים "מאספים" (Assemblers) או באופן ציורי יותר: "ננו-רובוטים". Assembler, היא בעצם מכונה זעירה, המתוכנת לבצע פעולה מסוימת, ואם לדייק - מניפולציה מולקולרית באמצעות תהליכים כימיים. דרקסלר מוסיף ומתאר מאספים שיוכלו לבנות מאספים אחרים, כאשר רמת המורכבות של כל דור הולכת וגדלה. בסופו של דבר, יוכלו המאספים להשתמש באטומים, כדי לייצר באמצעותם מכונות, חומרי גלם או כל דבר אחר שיעלה על הדעת. מיכון בגודל שכזה אינו המצאה של אריק דרקסלר או של סופר מדע בדיוני כלשהו. ננו-רובוטים קיימים בטבע מיליארד שנים, בדמות וירוסים ומנגנונים ביולוגיים הקיימים אצל כל יצור חי.

התחזיות האופטימיות מדברות על פריצת דרך משמעותית בטווח של שנים בודדות, גם בתחום ההנדסה המולקולרית, ועוסקות בעיקר בחידושים דרמטיים בפיתוחי הביו-טכנולוגיה. הננו-רובוטים ישייטו במחזור הדם, יזהו ויחסלו נגיפים, קרישי דם ותאים סרטניים, ינקו עורקים מסויידים או ישתתפו בתהליכים ביו-כימיים שונים. פרק הזמן שהן מקציבות עד להתפתחות מאספים ננו-טכנולוגיים מהסוג שמתאר דרקסלר, הוא 10-20 שנה. התחזיות הפחות אופטימיות, מדברות על תקופות זמן ארוכות יותר, או מערערות על עצם הישימות של הרעיונות הללו.

הכלכלה החדשה האמיתית

מדבר כאן על הרבה יותר מהתפתחות טכנולוגית. עולם שיהיו בו ננו-רובוטים עשוי להיות שונה לחלוטין מהעולם שאנחנו מכירים. זה יהיה, למשל, עולם שבו אין תרופות שנמצאות מחוץ ל"סל הבריאות", משום שניתן יהיה לסנתז בקלות את חומרי הגלם הכימיים מהן מורכבות אותן תרופות. זה יהיה עולם שבו מחצבים יקרים ייוצרו בייצור המוני, וכמו עם רוב מוצרי הצריכה - עלות הייצור שלהם תהיה שולית. זה יהיה עולם שבו תוחלת החיים ארוכה יותר, ואיכות החיים גבוהה יותר.

"לנו יש כלכלה מסוג שונה", מסביר קפטן ז'אן לוק פיקארד לידידתו, ב"מסע בין כוכבים" - לאחר שספינת החלל אנטרפרייז חזרה מאתיים שנה לאחור כתוצאה מעיקול בזמן - "אין לנו מחסור גולמי ולכן ההישגים שלנו מנותבים לתחומים אחרים...".

פיקארד חי בעולם שאין בו כסף ושניזון מאוכל שמיוצר בעלות אפסית. בדבריו הוא מבטא את המשמעות האמיתית של הננו-רובוטיקה: קץ המחסור הגולמי. פתרון "בעיית המחסור", שהיא הנחת המוצא של הכלכלה בת ימינו ושל רוב האידיאולוגיות הפוליטיות של מאתיים השנים האחרונות. אין פלא שספרות המדע הבדיוני של העשור האחרון מייחסת לננו-טכנולוגיה את ההתקדמות המשמעותית שתתרחש בכל תחום טכנולוגי. הז'אנר הספרותי הזה הוא האוונגרד, שחוזה ומתאר את האבולוציה הטכנולוגית והחברתית של האנושות, ובדרך כלל מכוון נכון.

ננו-רובוט יחיד במקום ציוד רפואי במיליונים

מכל מקום, עתיד הננו-טכנולוגיה תלוי בחוקרים ובמחקר, ולכן תלוי גם בתקציבי המחקר. כמו כל דבר אחר - זה הולך לעלות הרבה כסף. למרות שהחזון הגדול של הננו-טכנולוגיה קשור להנדסה מולקולרית, הכסף הגדול נמצא כיום בעיקר בתעשיית השבבים. זו הסיבה להשקעות הענק של אינטל בתחום.

בשלב הבא, עשויה פריצת דרך כזו או אחרת ביישום ביו-טכנולוגי של הננו להפוך על פניהן את מערכות הבריאות. ברוב העולם המערבי תוחלת החיים גדלה, הוצאות הבריאות מאמירות, ומערכות הבריאות על סף קריסה. תארו לעצמכם מה יקרה, למשל, כשיופיע פתרון ננו-טכנולוגי ראשון שיחליף בין לילה מכשור רפואי בעלות של מיליונים, בננו-רובוט יחיד.

המודעות הגוברת לפוטנציאל העצום הזה מתחילה לשמן את גלגלי הננו בתקציבים לאומיים - ממשלות ארה"ב, יפן, ומספר מדינות באירופה, הקציבו בשנה האחרונה מענקים בהיקפים של מאות מיליוני דולרים למחקר בתחום. מוסדות אקדמיים בכל העולם מקימים מכונים ומחלקות המתמחים בתחום.

בסופו של דבר, הצלחת הננו-טכנולוגיה בטווח הארוך תלויה במשתנים כלכליים קשים. המדע והטכנולוגיה יעניקו לנו אולי את היכולת לייצר מאספים ולבצע מניפולציות בחומר. הכלכלה תחליט האם זה כדאי. בתעשיות מסויימות, כמו תעשיית השבבים, המעבר לננו-טכנולוגיה הוא המשך טבעי או אפילו הכרח, ובוודאי משתלם כלכלית. בתעשיות אחרות המצב עשוי להיות שונה. כך או אחרת, הרעיון עתיק היומין של ייצור זהב מחול אינו נראה עוד דמיוני כל כך. בעיקר אם זוכרים שזה בדיוק מה שעושה תעשיית המעבדים.