美妙生物系统

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1、美妙的生物系统把信息写得非常的小在生物学上的例子让我想起了一件可能的事。生物学不仅写下信息，还做出这些信息有关的事。一个生物系统可以很小。许多细胞体积都很小，却非常活跃；它们制造许多物质；它们四处走；它们跑来跑去；它们做出许多美妙的事，所有动作与产品都非常微小。它们还储存信息。考虑一下这是否可能：我们也可以造出一个听我们指挥的小小东西；我们也可以制造出一个东西在上述的微小尺度上按计划行动！制造极小物体甚至在经济上也有有利之处。让我提醒各位一些计算机问题。在计算机中必须存大量的信息。前面我所提的，以金属写下一切的方法是永久性的。对计算机比较实用的是写，擦掉再写下其他东西的方法。（

2、通常，这是因为不想浪费刚写上东西的材料。但如果可以写在极小的空间中，就没有关系了；将数据读出来以后就可以丢了。这样小量的材料不会贵。）制造微型计算机我不知道怎样用实际的方法把这东西做的很小，但我知道计算机大得可以塞满许多房间。为何不能把它做得线很少，组件很少；并且做得很小。我是说很小。例如导线应该直径在10或100原子宽，电路长宽应该只有几千Å。任何分析过计算机的逻辑理论的人都有这个结论：如果计算机因为组件尺寸缩小几个数量级而能做得更复杂，则计算机可能做到的事会非常的有趣。如果计算机的组件是现在的百万倍，就能做判断。计算机会有时间计算出做下一个计算的最佳方法。它们会根据经验选择

3、比我们会告诉它们的方法更好的分析方法。在许多其它方面，它们会有新的特质。如果看到熟人的脸我会立刻发觉曾经见过（实际上，我的朋友会说我挑了个不好的例子。至少我还认得那是人，不是苹果）。但是还没有机器能以同样的速度看到一张相片，认出那是个人的；更没法认出是从前见过的同一个人，除非相片一模一样。面孔改变了，距离较近，距离较远，还是光线变了，我都认得出来。现在，我头壳里的计算机很容易就做得到。我们造的计算机却不行。我头壳里的组件数量比我们美妙的计算机多得多。计算机太大了；里面的组件极微小。我想来制造更小的。如果想造个计算机，具有这些额外的优异特质，尺寸大概跟五角大厦一般。这有许多缺点。

4、首先，需要太多的材料；世界上的锗也许不够制造这巨物里的所有晶体管。发热和功率消耗也是问题；需要109次方伏安为单位计算的功率来维持计算机运作。更实际的问题是，这计算机的速度有一限制。由于尺寸很大将数据由一处传到另一处需要一定的时间。数据不可能传得比光速快，因此，当计算机速度越快越精巧时，必须做得越来越小。但还有空间做得更小。在物理的法则中，我找不出限制我们缩小现今的计算机组件的理由。事实上，缩小还有许多好处。以蒸发法缩小制造我们如何能制造这样的装置？要有何种制程？既然我们讨论过以原子的排列来写，我们可能就会考虑一种可能：蒸镀材料，然后再蒸一层绝缘体上去。然后下一层蒸上导线的另一

5、部份，以及绝缘体，及其它。因此，你只要一次一次地蒸，直到你有一块东西内含所有组件-线圈、蓄电器、晶体管及其它-所有组件都极小。为了好玩，我想讨论其它可能的方法。为何不像制造大的计算机一样造这些小的计算机。为何不在极小的程度钻、切、焊，冲压，铸出各种形状。多少次你在搞小东西（像你老婆的腕表）时你曾对自己说：”如果能训练蚂蚁来做就好了？”我想提议训练蚂蚁来训练更小的虫来做这事。小而可动的机器能做些什么？它们不一定很有用，但是制造它们一定很有趣。考虑任一机器（例如汽车），提出制造超微版的相关问题。假定在某汽车的设计中，零件必须有一定之精确度；假定是4/10,000英吋。若一圆柱或其它

6、精度低于此，就不会运行顺利。如果要造的东西太小，就得考虑原子的尺寸；如果一个圆很小，就无法以所谓的“球”做出这个圆。因此，如果原尺寸汽车的误差为4/10,000英吋；当误差缩小至10个原子大小时，就可以将汽车尺寸缩为1/4,000左右，大约是1mm长宽。非常明显的是：如果重新设计汽车，使它能容忍较大的零件误差（这并非全不可能），就能制造更小的装置。考虑这样小的机器的问题十分有趣。首先，在零件受到同样压力时，由于面积缩小，受力也随之降低，因此像重量与惯量等因素的重要性就较低。换句话说，材料的强度随尺寸的缩小而增强。例如，尺寸缩为几倍，转速就要增为几倍，才能保持压力与张力（离心力引

7、起的）不变。另一方面，金属的结构是一粒一粒的（晶体），在尺寸极小时这就很恼人，因为材料不够均匀。像塑料，玻璃等非结晶性的材料就均匀的多，因此得用这类材料来造就我们的小机器。系统中的电机零件有点问题-铜导线和磁性零件有问题。尺寸极小时的磁性质和大尺寸时不同。牵涉到线圈的问题。大号电磁铁可以绕个上百万圈线，小号的也许只能绕一圈。电机零件不能只是尺缩小尺寸；必须重新设计。但是我不觉得不能重新设计以能运作。润滑的问题润滑上有些有趣的问题，油的等效黏滞性随尺寸的缩小而越大（设速度也等比例增加）。如果速