美妙生物系統(tǒng)

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1、美妙的生物系統(tǒng)把信息寫得非常的小在生物學上的例子讓我想起了一件可能的事。生物學不僅寫下信息,還做出這些信息有關的事。一個生物系統(tǒng)可以很小。許多細胞體積都很小,卻非?;钴S;它們制造許多物質(zhì);它們四處走;它們跑來跑去;它們做出許多美妙的事,所有動作與產(chǎn)品都非常微小。它們還儲存信息??紤]一下這是否可能:我們也可以造出一個聽我們指揮的小小東西;我們也可以制造出一個東西在上述的微小尺度上按計劃行動!制造極小物體甚至在經(jīng)濟上也有有利之處。讓我提醒各位一些計算機問題。在計算機中必須存大量的信息。前面我所提的,以金屬寫下一切的方法是永久性的。對計算機比較實用的是寫,擦掉再寫下其他東西的方法。(

2、通常,這是因為不想浪費剛寫上東西的材料。但如果可以寫在極小的空間中,就沒有關系了;將數(shù)據(jù)讀出來以后就可以丟了。這樣小量的材料不會貴。)制造微型計算機我不知道怎樣用實際的方法把這東西做的很小,但我知道計算機大得可以塞滿許多房間。為何不能把它做得線很少,組件很少;并且做得很小。我是說很小。例如導線應該直徑在10或100原子寬,電路長寬應該只有幾千?。任何分析過計算機的邏輯理論的人都有這個結(jié)論:如果計算機因為組件尺寸縮小幾個數(shù)量級而能做得更復雜,則計算機可能做到的事會非常的有趣。如果計算機的組件是現(xiàn)在的百萬倍,就能做判斷。計算機會有時間計算出做下一個計算的最佳方法。它們會根據(jù)經(jīng)驗選擇

3、比我們會告訴它們的方法更好的分析方法。在許多其它方面,它們會有新的特質(zhì)。如果看到熟人的臉我會立刻發(fā)覺曾經(jīng)見過(實際上,我的朋友會說我挑了個不好的例子。至少我還認得那是人,不是蘋果)。但是還沒有機器能以同樣的速度看到一張相片,認出那是個人的;更沒法認出是從前見過的同一個人,除非相片一模一樣。面孔改變了,距離較近,距離較遠,還是光線變了,我都認得出來?,F(xiàn)在,我頭殼里的計算機很容易就做得到。我們造的計算機卻不行。我頭殼里的組件數(shù)量比我們美妙的計算機多得多。計算機太大了;里面的組件極微小。我想來制造更小的。如果想造個計算機,具有這些額外的優(yōu)異特質(zhì),尺寸大概跟五角大廈一般。這有許多缺點。

4、首先,需要太多的材料;世界上的鍺也許不夠制造這巨物里的所有晶體管。發(fā)熱和功率消耗也是問題;需要109次方伏安為單位計算的功率來維持計算機運作。更實際的問題是,這計算機的速度有一限制。由于尺寸很大將數(shù)據(jù)由一處傳到另一處需要一定的時間。數(shù)據(jù)不可能傳得比光速快,因此,當計算機速度越快越精巧時,必須做得越來越小。但還有空間做得更小。在物理的法則中,我找不出限制我們縮小現(xiàn)今的計算機組件的理由。事實上,縮小還有許多好處。以蒸發(fā)法縮小制造我們?nèi)绾文苤圃爝@樣的裝置?要有何種制程?既然我們討論過以原子的排列來寫,我們可能就會考慮一種可能:蒸鍍材料,然后再蒸一層絕緣體上去。然后下一層蒸上導線的另一

5、部份,以及絕緣體,及其它。因此,你只要一次一次地蒸,直到你有一塊東西內(nèi)含所有組件-線圈、蓄電器、晶體管及其它-所有組件都極小。為了好玩,我想討論其它可能的方法。為何不像制造大的計算機一樣造這些小的計算機。為何不在極小的程度鉆、切、焊,沖壓,鑄出各種形狀。多少次你在搞小東西(像你老婆的腕表)時你曾對自己說:”如果能訓練螞蟻來做就好了?”我想提議訓練螞蟻來訓練更小的蟲來做這事。小而可動的機器能做些什么?它們不一定很有用,但是制造它們一定很有趣??紤]任一機器(例如汽車),提出制造超微版的相關問題。假定在某汽車的設計中,零件必須有一定之精確度;假定是4/10,000英吋。若一圓柱或其它

6、精度低于此,就不會運行順利。如果要造的東西太小,就得考慮原子的尺寸;如果一個圓很小,就無法以所謂的“球”做出這個圓。因此,如果原尺寸汽車的誤差為4/10,000英吋;當誤差縮小至10個原子大小時,就可以將汽車尺寸縮為1/4,000左右,大約是1mm長寬。非常明顯的是:如果重新設計汽車,使它能容忍較大的零件誤差(這并非全不可能),就能制造更小的裝置??紤]這樣小的機器的問題十分有趣。首先,在零件受到同樣壓力時,由于面積縮小,受力也隨之降低,因此像重量與慣量等因素的重要性就較低。換句話說,材料的強度隨尺寸的縮小而增強。例如,尺寸縮為幾倍,轉(zhuǎn)速就要增為幾倍,才能保持壓力與張力(離心力引

7、起的)不變。另一方面,金屬的結(jié)構(gòu)是一粒一粒的(晶體),在尺寸極小時這就很惱人,因為材料不夠均勻。像塑料,玻璃等非結(jié)晶性的材料就均勻的多,因此得用這類材料來造就我們的小機器。系統(tǒng)中的電機零件有點問題-銅導線和磁性零件有問題。尺寸極小時的磁性質(zhì)和大尺寸時不同。牽涉到線圈的問題。大號電磁鐵可以繞個上百萬圈線,小號的也許只能繞一圈。電機零件不能只是尺縮小尺寸;必須重新設計。但是我不覺得不能重新設計以能運作。潤滑的問題潤滑上有些有趣的問題,油的等效黏滯性隨尺寸的縮小而越大(設速度也等比例增加)。如果速

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