Некоторые из этих репликаторов вообще не будут похожи на клетки, но зато
будут похожи на фабрики, уменьшенные до размера клетки. Они будут содерж
ать наномашины, установленный на молекулярном каркасе и конвейерные ре
мни, чтобы перемещать части от машины к машине. Снаружи у них будет набор с
борочных манипуляторов для постройки своих копий по атому или секции за
раз.
Как быстро эти репликаторы смогут размножаться, будет зависеть от скоро
сти их сборки и их размера. Представьте себе достаточно сложный ассембле
р, содержащий миллион атомов: он вполне может иметь десять тысяч перемещ
ающихся частей, каждая содержащая в среднем сотню атомов Ц т. е. достаточ
но деталей, чтобы сделать довольно сложную машину. В действительности са
м ассемблер выглядит как коробка, служащая основой для манипуляторов, ка
ждый длинной по сотне атомов. Коробка и манипулятор содержит устройства
, которые перемещают руку из одного положения в другое, чтобы поместить, и
другие, которые заменяют молекулярные инструменты на его конце.
Позади коробки находится устройство, которое читает ленту и обеспечива
ет механические сигналы, которые переключают движения манипулятора и с
мену инструментов. Перед рукой находится незаконченная структура. Конв
ейеры подносят молекулы к ассемблерной системе. Некоторые поставляют э
нергию для двигателей, которые передвигают считывающее устройство для
ленты и манипуляторы, другие обеспечивают группы атомов, занимающиеся с
боркой. Атом за атомом (группа за группой), манипулятор передвигает части
каждую на своё место, как указывается лентой; химические реакции соединя
ют их в связанную структуру.
Эти ассемблеры будут работать быстро. Быстрый фермент, такой как углерод
ная ангидраза или кетостероидная изомераза, может обрабатывать почти м
иллион молекул в секунду, даже без конвейеров и механизмов, приводимых в
движение энергией, чтобы быстро поставить новую молекулу на место как то
лько освобождается предыдущая. Может показаться слишком сильным ожида
ть от ассемблера, что он будет захватывать молекулу, перемещать её и втис
кивать на место лишь за миллионную секунды. Но маленькие объекты могут д
вигаться туда-сюда очень быстро. Человек может поднять и опустить руку н
есколько раз в секунду, пальцы могут постукивать по чему-нибудь быстрее,
муха способна махать своими крылышками достаточно быстро, чтобы жужжат
ь, а комар создаёт невыносимый писк. Насекомые могут махать своими крыль
ями примерно в тысячу раз быстрее, чем люди своими руками, потому что крыл
ья насекомого примерно в тысячу раз короче.
Манипулятор ассемблера будет приблизительно пятьдесят миллионов раз к
ороче, чем человеческая рука, и поэтому (как это получается) будет способе
н двигаться туда-сюда приблизительно в пятьдесят миллионов раз быстрее
. Для манипулятора ассемблера, двигаться всего лишь миллион раз в секунд
у было бы подобно человеческой руке двигаться около одного раз в минуту:
очень медленно. Так что это выглядит очень разумной целью.
Скорость копирования будет зависеть также от общего размера системы, ко
торая должна быть построена. Ассемблеры не будут копироваться сами по се
бе; им будут нужны материалы и энергия, а также инструкции о том, как их исп
ользовать. Поставлять материалы и энергию могут обычные химические вещ
ества, но должны быть в наличии наномашины, чтобы их обрабатывать. Бугрис
тые полимерные молекулы могут кодировать информацию подобно перфолент
е, но должно иметься устройство чтения, чтобы переводить комбинацию буго
рков в характер движения манипулятора. Вместе эти части образуют самое г
лавное в репликаторе: лента поставляет инструкции для сборки копии ассе
мблера, устройства чтения и других наномашин, а также самой ленты.
Разумная конструкция этого вида репликаторов вероятно будет включать
несколько ассемблерных манипуляторов и еще несколько манипуляторов дл
я удержания и перемещения объектов работы. Каждый из этих манипуляторов
Ц это по одному миллиону атомов или около того. Другие части Ц устройст
ва чтения ленты, химические процессоры и т. д. Ц могут быть такие же сложн
ые как ассемблеры. В конце концов гибкая система копирования вероятно бу
дет включать простой компьютер; следуя механическому подходу, упомянут
ому в Главе 1, это добавит порядка 100 миллионов атомов. Все части вместе взят
ые будут составлять менее чем 150 миллионов атомов. Предположим даже что эт
о будет один миллиард, чтобы оставить широкий допуск для ошибки. Не будем
принимать во внимание дополнительные способности дополнительных мани
пуляторов ассемблера, оставляя ещё больший допуск. Работая со скоростью
миллион атомов в секунду, система всё равно скопирует себя за тысячу сек
унд или немногим более чем за пятнадцать минут Ц это примерно то время, з
а которое бактерия воспроизводит себя при хороших условиях.
Представьте себе такой репликатор, плавающий в бутылке с химическими ве
ществами, и производящий копии себя. Он строит одну копию за одну тысячу с
екунд, тридцать шесть за десять часов. Через неделю, он сделает достаточн
о копий, чтобы заполнить объем человеческой клетки. За столетие, он сдела
ет достаточно, чтобы покрыть небольшое пятнышко. Если бы это было всё, что
могли делать репликаторы, мы бы возможно спокойно могли бы на них не обра
щать внимания.
Однако каждая копия будет строить ещё большее количество копий. Значит п
ервый репликатор соберёт копию за одну тысячу секунд, дальше два реплика
тора построят еще два за следующую тысячу секунд, четыре построят ещё че
тыре, а восемь построят ещё восемь.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117