— Схема, похожая по сложности на Манхэттен, уместится на кончике моего пальца. Но в отличие от настоящего города в такой схеме не бывает дорожных заторов и пробок. Все работает без сучка и задоринки. Ни один пакет электронов не выпадает из системы.
— В компьютерной микросхеме время тоже представлено в миниатюре. Компьютер работает — умножает числа или поддерживает связь с соседями по сети — с частотой одной операции в наносекунду. Процессор мощностью в один гигагерц способен выполнять примерно миллиард вычислений в секунду. Вы только подумайте! Миллиард в секунду! Жизнь человека продолжается максимум три миллиарда секунд. За три движения секундной стрелки компьютер передумает столько же мыслей, сколько вы за всю вашу жизнь. — Джейк сделал паузу, чтобы аудитория прониклась сравнением. — То есть для компьютера каждые три секунды — как целая жизнь для всего населения Манхэттена. И люди еще спрашивают, почему компьютеры так медленно запускаются.
По аудитории, как рябь по воде, пробежали смешки.
— Со второй половины двадцатого века миниатюризация — главная движущая сила технологической революции. Билл Гейтс и Гордон Мур создавали свои империи из крохотных электронных городов, способных за одну-единственную секунду прокручивать объем мыслей, которого хватило бы на целую человеческую жизнь. По сути, компьютеры миниатюризировали наше мышление. Но человек не только мыслит. Что мы еще умеем делать?
— Спать, — выкрикнул кто-то с задних рядов.
По аудитории снова пробежал смех.
— Согласен. Что еще?
— Двигаться. Мы умеем ходить.
— Верно. Мы ходим. Однако ходьба — довольно сложный способ передвижения. Давайте начнем с чего-нибудь попроще. Как насчет ползания на четвереньках? Способны ли мы создавать ползающие машины? Позвольте представить вам моих студентов выпускного курса, — объявил Джейк. Он помахал рукой, и студенты поднялись на сцену. — Это Джо Сюй и Дейв Грубер. У них есть для вас сюрприз.
Джейк продолжал говорить, пока Дейв и Джо готовили демонстрацию:
— Многие ли из вас слышали об АПОИП?[7]
Поднялось несколько рук.
— АПОИП расшифровывается как «Агентство передовых оборонных исследовательских проектов». Оно представляет собой оборонное предприятие с венчурным капиталом и постоянно находится в поиске начатков очередного технологического прорыва. Интернет, Глобальная система местоопределения и беспилотный летательный аппарат «Предатор» — проекты АПОИП. Большинство из них обречены на крах, но успехи, даже редкие, способны перевернуть весь мир.
В 2004 году АПОИП придумало новый способ развития инноваций — конкурсы «Глобальный вызов». АПОИП ставило задачу, а команды ученых и инженеров со всей страны пытались решить ее в открытом соревновании. Первое задание потребовало создать автомобиль, способный пройти дистанцию ралли в пустыне без водителя. Главный приз — два миллиона долларов. В 2004 году обломались все. В 2005-м пять прототипов дошли до финиша. К 2007-му условия состязания переместились из пустыни на городские улицы. Люди всерьез заговорили о путешествиях по американским автострадам в машинах с автопилотом. Вывод очевиден: достаточно выделить деньги и мозги для решения проблемы, создать атмосферу столкновения лбами, и новые открытия не заставят себя долго ждать.
Темой очередного соревнования АПОИП объявило сокращение размеров. «Глобальный микровызов» требовал создать робот размером меньше десятицентовой монеты, способный выжить без внешней поддержки или питания в лесистой местности целый месяц. «Лесистой местностью» служил огромный террариум, который АПОИП развернуло внутри складского хранилища в Форт-Бельвуаре, неподалеку от Маунт-Вернон, штат Виргиния. В первый год опять одни неудачи. Никто, включая нашу команду, даже близко не подошел к решению проблемы. Все роботы истратили запас энергии задолго до окончания месяца. Но на следующий год, с помощью Лиама Коннора, мы победили с большим отрывом.
Студенты насторожились. Лиам слыл легендарной личностью, его изрезанное морщинами лицо знал каждый обитатель университетского городка.
Заметив, что Джо и Дейв почти закончили приготовления, Джейк отступил к краю сцены. Джо, которого на самом деле звали Сюй Синь-Цзянь, был типичным студентом-выпускником факультета физики — высоким, худым, с широко раскрытыми на мир глазами и дотошным в мелочах. Он заканчивал пятый курс и писал дипломную работу по механике перемещения микророботов. Ему предлагали постоянную должность в Гонконге, но он все тянул время, надеясь получить стипендию Милликена для продолжения обучения в Калтехе.[8] Третьекурсник Грубер не укладывался в рамки стереотипа — был мускулист и упруг и отличался тягой к ораторству. Во время учебы в Йельском университете он попутно освоил актерское мастерство. Каждый четко знал свои обязанности: Дейв развлекал аудиторию, Джо отвечал за ползунчиков.
Молодой китаец присел рядом с микроскопом, установленным в углу сцены. Картинка с подключенной к микроскопу видеокамеры проецировалась на большой верхний экран. Джо повернул переключатель, и несколько человек в зале ахнули от неожиданности. На экране появилась громадная тварь — чудовищного вида паук-робот. Он быстро подбежал к левому борту, остановился, перебирая шестью лапами, сделал разворот на месте и помчался в противоположном направлении.
— Поприветствуйте ползунчика! — проговорил Дейв. — На данный момент он считается самым совершенным в мире миниатюрным роботом. Не волнуйтесь, он не опасен. Изображение увеличено в тысячу раз. Микробот движется, перебирая сочлененными лапками из кремния. Движением управляет спрятанный в туловище микропроцессор. Этот экземпляр — самый маленький, размером с горчичное зернышко. Есть модели размером с четвертак.[9] Их выпускает Корнелльская мастерская наноконструкций. В изготовлении микроботов используются те же технологии — формирование рисунка, нанесение активных компонентов, создание трехмерного рельефа, — которые применяются при изготовлении компьютерных микросхем.
Джейк следил за студентами, которые как зачарованные уставились на чудо механики. Он улыбнулся Дейву и Джо. Его помощники провели десятки презентаций, но всякий раз их неизменно охватывал азарт первооткрывателей. Джейк гордился своими ассистентами. Профессор проектировал ползунчиков и вел наблюдение за проектом, однако львиную долю кропотливой работы, превратившей замысел в реальность, выполнили Дейв и Джо. Тысячи часов ушли на исправление ошибок, преодоление неудач и борьбу с трудностями, которым, казалось, не будет конца. Их команда не один год конструировала, проектировала, дорабатывала и переделывала механических букашек. Создавать нечто на голом месте, не имея предшественников, всегда зверски трудно — все равно что собирать модель корабля в темноте. И не только в темноте, а еще и внутри крохотного пузырька. Но они справились. Чем хороши технологии — если получилось один раз, успех можно повторять бесконечно, результат становится доступным кому угодно и где угодно. Нужны лишь инструкции по изготовлению да подходящий инструмент.
Джо подрегулировал оптику микроскопа, чтобы студенты могли целиком видеть чашку Петри, стенки которой служили барьером для ползунчиков. Десять микроботов носились туда-сюда, в то время как несколько десятков лежали без движения. Один скакал по кругу, словно муха с оторванным крылом.
— А с этим что не так? — спросил студент в первом ряду.
— С последней партией возникли неполадки на двадцатой операции, во время опускания пьезоэлектрического привода для выполнения литографии.
— На двадцатой?!
— Изготовление ползунчика включает в себя сорок семь самостоятельных производственных операций, — сообщил Дейв. — А если нужно установить автономную систему связи, то сорок девять. Почти столько же, сколько требуется для изготовления самой сложной интегральной схемы «Интел». Весь процесс занимает пять недель и продолжается двадцать четыре часа в сутки, если, конечно, не случается ничего непредвиденного.
— А непредвиденное происходит постоянно, — вымученно рассмеявшись, добавил Джо. — Это как хождение по натянутому канату. Один неточный шаг — и до свидания!
Он взял пинцет и поднес его к микроскопическим роботам — концы пинцета под микроскопом выглядели как гигантские клещи. Джо осторожно отодвинул в сторону мертвых ползунчиков, оставив в центральном круге только способных бегать и того, что вертелся на месте.
— Все, отмучился, — заявил Джо, хватая щипчиками ползунчика-инвалида. От небольшого нажима тельце микробота разлетелось на сотни кусочков. Студенты невольно вздрогнули.
Во втором ряду поднялась рука. Дейв ободряюще кивнул.
