畅想二十一世纪（２）　下载硬件：纳米技术显身手

【美国《商业周刊》８月２３—３０日一期（合刊）（提前出版）文章】题
：２１世纪的２１种设想——分子机器并不是幻想　只需问问五角大楼就知道了
（作者　奥蒂斯·波特）
物质＝软件
物质将成为软件——不是印错了，确实是“物质将成为软件”。其结果是：
我们将不仅能够利用因特网下载软件，还能下载硬件。以上是迈特公司纳米技术
权威詹姆斯·埃伦博根作出的预测。该公司是五角大楼资助的、设在弗吉尼亚州
麦克莱恩的一家研究中心。
纳米是１米的十亿分之一，纳米技术是指制造体积不超过数百个纳米的物体
，其宽度只有几十个原子聚集在一起的宽度。把自动组装生产装置缩小到如此规
模，制造业受到的影响是相当明显的：整个生产行业可能被彻底改造。它有可能
在２１世纪的头十年里从半导体生产开始，然后扩展到诸如蜂窝电话等小型产品
的生产。
埃伦博根对他提出的物质变软件的景象作了引人入胜的解释：“人们可以想
一想当今下载软件是什么情形，是以改变分子团磁性特征的方式重新安排磁盘的
物质结构。如果计算机的内容不超过分子团的体积，就可以通过重新安排磁盘上
的分子制造芯片。”埃伦博根说，研究人员已经忙于研制体积只有针头大的计算
机，“这种纳米计算机的各个部件比我们现今用于在磁盘驱动器上装载信息的有
形结构小得多。因此，在不久之后的某一天，我们将能够像今天下载软件一样从
网络里下载硬件。”
新的磁盘驱动将需要以有形的方式复制一些硬件下载。一种设想是用极为尖
细的点束制造一种读写磁头，以某种方式刺激原子和分子。
埃伦博根说：“一旦我们掌握了制造体积不超过盐粒大的计算机的技术，我
们就会从根本上来说处于一种新的形势。”体积那么微小的计算机将非常便宜，
因而随处都可以使用计算机。嵌在内衣里的计算机将告诉洗衣机应当用什么水温
洗涤内衣。圆珠笔笔芯中的墨水即将用完的时候，嵌在笔中的计算机将提醒你更
换笔芯。嵌在鞋里的计算机将向汽车发出信号，把主人走过来的信息通知汽车，
让汽车调整好座位和反光镜并打开车门。
纳米盒
这种物质变软件的关键是纳米盒。这是一种把纳米制造技术与现今所谓的台
式制造方法相结合的未来复印机。如果你需要一部新的蜂窝电话，你可以通过网
络购买一种制作蜂窝电话的方法。它将告诉你插入一个塑料片，把导电分子注入
“色粉”盒中。纳米盒将把塑料片来回移动，记下分子的型式，然后通过电子指
引分子自行组装成电路和天线。下一步是：纳米盒利用不同的“色粉”加上号码
键、扬声器和麦克风，最后制造外壳。
不要指望在２０２０年以前能出现这种精巧的小装置。下载纳米级计算机电
路的试验最早不会早于２００５年。在随后的１０年中，纳米制造系统可能用于
“书写物质”——初步生产纳米芯片。
纳米技术的一个分支——称为分子电子研究——今年７月朝着实现这个目标
取得了具体的进展。由洛杉矶加利福尼亚大学和惠普实验室科学家组成的研究小
组找到了一种由分子自行组装的所谓的逻辑门。惠普实验室研究人员菲利普·库
克斯说，这个研究小组下一步的目标是缩小芯片上的线路，旨在生产出“单面体
积为１００纳米的芯片”。他还说：“目前的芯片生产成本之所以非常昂贵，是
因为生产机械需要有极高的精确度。但是采用化学方法制造，我们可以像柯达公
司生产胶片那样——生产出长卷，然后只需切成小块就行了。”
这样的设想引起了华盛顿的兴趣。美国国防部高级研究计划局７个月前开始
实施一项分子电子研究计划。国会似乎急切地想大大增加纳米技术的研究经费。
一项计划将使纳米技术目前２.３２亿美元的研究经费在今后３年中翻一番。白宫
可能也会表示赞成，因为白宫已经把纳米技术列入１１个关键研究领域。
尘埃机器人
迈特公司埃伦博根领导的研究人员在本月中旬取得的最新成果是设计出一种
用于组装纳米制造系统的微型机器人。目前设计出的这种机器人的长度约为５毫
米。但是，假设能利用纳米制造技术使这种机器人的体积不断缩小，它最终的体
积可能不会超过灰尘的微粒。
体积那么微小的机器人能够像展望研究所创始人埃里克·德雷克斯勒设想的
那样，可以用于操纵单个原子。德雷克斯勒在１９８６年出版的《创造的发动机
》一书中对纳米技术的潜在用途作了一番引人入胜的描述。是德雷克斯勒开创了
纳米技术时代，并启发人们作出如下的种种设想：成群的肉眼看不见的微型机器
人在地毯上或书架上爬行，把灰尘分解成原子，使原子复原成餐巾、肥皂或纳米
计算机等诸如此类的东西。
虽然用原子制造计算机仍然是一个相当遥远的梦想，但是埃伦博根认为很快
能取得研究成果。他说：“我敢打赌，这能在近期内研究成功。”这似乎是为纳
米技术下的一个大胆的赌注。