納米技術的場景

    Nano Tomorrows -場景2

    “積極的期望”

    請注意這些場景不是預測,也不代表負責納米技術中心期望的結果。CRN的目的是為討論分子製造政策和社會反應提供一個跳板。雖然每個場景都可以單獨理解,但過程的真正價值來自於多個場景的比較。在一種情況下看似強有力的戰略應對措施,在另一種情況下可能是危險的;使用這些場景來考慮如何處理分子製造出現的組織、社區或政體應該爭取在多個場景中可行的應對措施。最後,場景編號與重要性或優先級無關——這隻是完成它們的順序的簡單反映。
    2008:¡Fabbers自由!當RepRap的第一個“後期測試版”——即“快速複製原型機”——在2008年初發布時,批評者們大開眼界。它是緩慢的。它是難看。如果不添加一些關鍵的商業部分,它就無法複製自己。但是評論家們看到的是一隻醜小鴨,而設計學生、DIY黑客和開源愛好者看到的是一隻正在成形的天鵝。到今年夏天,幾十個新奇的faber項目出現了(有些是從RepRap衍生出來的,但大多數都是基於原始設計),到今年秋天,一些已經真正生產出了可以供冒險的家庭用戶使用的設備。大型零售商和大規模製造商的前瞻性策略師感到一股明顯的寒意直刺他們的脊背。
    開放設計時代開始了,在這十年的最後,世界各地的自由和開源軟件黑客將他們的注意力轉向硬件。一些初創公司開始銷售(有執照的……通常)各種業餘和學術捏造研究項目的工作;使用基於織物的生產方法,他們很快就把價格降到了幾百美元。這些設備,在全球用戶社區的不斷改進下,可以製作出越來越多的簡單固體聚合物產品目錄。大多數都是基於網上可獲得的標準數字設計,但有一個高度尊重的用戶創造者社區,在最前沿的fabber產品設計工作。
    最初,對於非技術用戶,采用家用faber有一些缺點。第一個問題,對許多批評人士來說,也是最明顯的一個問題,就是在一個每小時幾美分的勞動力都是全球化的世界裏,家庭製造能有多劃算。從表麵上看,購買一個在半個地球之外製造的塑料小玩意兒,並運送數百萬美元,比建造一個家庭更有意義——至少以目前的價格來看是這樣。然而,這種表麵優勢並沒有持續下去;到本世紀末,不斷上升的燃料成本、碳稅以及周期性的貿易緊張關係已經顯著侵蝕了這種成本差異。
    2011年:我說,你會說我的語言嗎?更微妙的缺點是各種fabber之間缺乏互操作性。隨著第一代低成本製造商的出現,很少有設計共享零件,共享軟件格式也更少了。這種情況也發生了變化:2011年,國際開放製造和製造集團(OMFG)發布了Openfab互連規範1.0版本,為容易集成到開放製造設備的複雜組件和原料材料製定了設計標準。
    一個利基行業的發展,基於零件的製造和改裝,其複雜性目前超出了個人製造商的能力。用於電子產品的印刷電路板和互連組件很容易製造,但聚合物微芯片的速度仍然很慢,而且尺寸過大。主要的五金連鎖店開始為openfab兼容組件和精煉原料的目錄提供通道空間。
    幾年前製造商和主要零售商感到的擔憂被證明是完全有道理的。在很短的時間內,openfab就成為了消費品行業的一個重要的競爭影響力,就像自由和開源軟件在過去幾十年裏對專有軟件市場產生了強大的競爭影響力一樣。一個完全openfab世界的場景吸引了公眾的注意力,流行的技術期刊充斥著關於世界上某些地方“隻有openfab設備可用”的誇張故事。
    製造的真正重要性並不在於取代所有的製造業,甚至也不在於提供熟悉的低成本產品的本地生產。更確切地說,Openfab的價值體現在它為特殊商品創造全新市場的能力上。第一個被廣泛認可的例子出現在2013年,當時一家獨立的太陽能創業公司發布了一個Openfab修改,允許用原材料製造太陽能電池。由此產生的電池起初效率非常低,但它們大大降低了商用電池的價格,因此受到歡迎。

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    環境問題成為製造係統進步的關鍵驅動因素。2013年,一名英國的Openfab研究人員開發了一種玉米塑料衍生物,用於Openfab,取代石油衍生塑料。2014年,英特爾以開源的形式發布了一種高速、超低功耗聚合物芯片的製造規格,這種芯片迅速成為家用電子產品首選的CPU。並非巧合的是,這一成功轉化為英特爾商業高速、超低功率矽和碳芯片市場的大幅增長。
    2014年:夢幻航行2.0但這種現象並不僅僅發生在小玩意兒和小發明領域。在世界各地的研究實驗室中,醫學研究一直在以越來越小的規模製造設備方麵取得穩步進展。到2014年,學術研究人員發表了用“微型機器人”給藥裝置治療阿爾茨海默病的積極成果,這種裝置可以被引入血液中,並通過使用磁場和定向輻射從體外遠程控製。FDA於當年開始對這種治療方法進行試驗,但對這種新型結構的困惑(微型機器人本身被認為是藥物,還是僅僅是它們的有效載荷?)導致了試驗的延遲。
    這個延遲的結果讓政府之外的觀察者感到驚訝。對於長期沒有醫療保險的美國病人來說,“醫療旅遊”——即為了節省費用而出國接受重大醫療手術的做法——已經越來越受歡迎。隨著新加坡、泰國和印度的外國醫療機構在FDA批準之前開始提供阿爾茨海默氏症的微型機器人治療,它經曆了一個顯著的增長。它們很快就被那些把病人帶到美國管轄範圍以外的國際水域接受治療的遠洋郵輪創業公司搶走了生意。
    把技術作為一種繞過激進官方控製的方式的主題——這是上世紀90年代互聯網繁榮時期的口號——在2005年前後卷土重來。到2015年,openfab組裝的網狀網絡路由器的零部件不到兩美元,可以通過郵購或通過當地的PC和硬件連鎖店購買。習慣於限製互聯網寬帶客戶以防止惡意軟件流行的電信公司發現,他們越來越多地被基於廉價網狀路由器網絡的業餘和社區互聯網所繞過。也許具有諷刺意味的是,網狀網絡的倡導者(該網絡將引發創新)和傳統電信公司(該網絡將引發惡意軟件破壞)的說法都被證明是正確的。
    小弟弟在看2016年,一個總部位於洛杉磯高犯罪率社區的透明活動組織在他們的Openfab網狀路由器上增加了攝像頭(材料成本約為一毛錢)。但他們並沒有製作私人視頻檔案,而是簡單地為這些攝像頭提供全球互聯網接入。公開監控和無處不在的透明度(常被嘲笑為“義務監視”)的正當性和合法性引發了爭議和辯論。
    2017年,運行在該公共視頻網絡檔案上的視頻分析軟件揭示了新的證據,重新打開了國內恐怖主義爆炸案件。證據推翻了先前的定罪,並導致逮捕和定罪的另一嫌疑人。檢方承認,當時的傳統警察監控網絡永遠無法糾正這一錯誤,因為這些網絡對訪問有嚴格的許可要求。
    美國公民自由聯盟(ACLU)、EFF和其他公民自由組織則不那麼熱心,他們認為,授權要求是阻止該製度濫用的一種方式。為控製無處不在的透明網絡的使用而製定規則的零星努力並不到位,公眾在加州麵臨著一係列高度關注的刑事審判,這些審判取決於錄音的準確性和合法性。後來州最高法院推翻了其中幾項判決。
    接下來是普通感冒嗎?同年,醫學研究人員宣布,一種經過輕微修改的阿爾茨海默氏症微型機器人治療方法對大多數癌症也有驚人的療效,並向FDA申請開始這種治療方法的試驗。這就使得有7種亞微米級別的抗癌治療方法正在接受研究。雖然大多數方法至少顯示出一定程度的實用性,但微型機器人方法提供了最可定製的治療方法。到今年年底,醫學和技術專家們都隨口談到了“治愈癌症”。
    盡管臨床試驗加快了,但這種療法對醫療旅遊行業來說是另一個巨大的福音,媒體上到處都是對癌症緩解的廣泛宣傳,加大了公眾對聯邦政府批準這項技術的壓力。國會就FDA改革舉行聽證會,一些人擔心美國醫療保健處於二流狀態,另一些人則認為不應該僅僅因為一些非常有效的治療方法就改變廣泛、仔細的檢測。衝突持續到接下來的十年。
    2018年,中國推出了一項“智能道路”倡議,將收集太陽能的瀝青、無線交通安全和導航係統、可重構的車道標記和電信基礎設施整合到一個統一的架構中。它的大部分組件都是由工廠現場生產的,而不是從工廠進口的。雖然被吹捧為建築領域的突破,但這種製造技術的新用途正變得越來越普遍。
    高速公路例子的特點是製造技術的進步所引發的各種變化:提高效率;讓當地的生產;向小市場提供曾經隻提供給大買家的定製支持;消除發達國家和發展中國家之間的經濟差異。這些都非常有用,非常重要……非常進化,而不是革命。
    那麼納米技術在這一切中處於什麼位置呢?
    我們立即進行的進化;革命需要一段時間在許多方麵,微尺度製造的成功既減緩了納米製造,也促進了納米製造。fabbers的力量意味著,原本可能推動納米製造發展的社會和經濟目的至少得到了部分滿足;納米尺度製造技術的快速發展所帶來的競爭優勢並不一定能彌補這種發展所需要的費用和風險。相反,在製造技術和設計方麵的經驗讓納米工廠的研究人員避免了微妙的障礙和死胡同,並采用了一種已經熟悉的語言來布局編程界麵和產品設計。當納米纖維確實出現時,它們並不是100%成熟,但它們比其他情況下更接近成熟。
    生物微尺度和納米尺度設備的成功也有助於塑造“真正的”納米技術的出現。毒性、控製界麵和設備標準的協議已經出現並經過測試。雖然一些納米技術開發人員嘲笑Openfab係統和醫療微型機器人是納米技術的“訓練輪”,但事實是,這些初步係統使分子製造有可能在不造成重大社會創傷的情況下應用到更廣泛的經濟中。我們已經處理過類似的係統;納米技術製造並不完全相同,但遵循著一種熟悉的路徑。
    等到分子製造應用在納米尺度上成熟時,openfab已經成為全球生活中無處不在的事實。因此,第一個原子精確的設備是用openfab標準互連設計的,以集成到現有的開放世界標準中,用於人類規模的生產基礎設施就不足為奇了。雖然公共安全方麵的擔憂削弱了無限製的原子級精密製造者的分布,但是在家庭納米工廠中集成經過認證的預製納米級組件(被稱為“納米塊”)的自由和互操作性很大程度上滿足了消費者對需要原子級精密構造的應用的需求和期望。
    這並不是本世紀初權威人士所設想的那種全麵變革,也不會立即導致軍備競賽的加速或超智能人工智能。用一位失望的未來學家的話來說,萬眾期待的分子製造技術的到來其實“有點無聊”。然而,對於世界上數十億人來說,他們不僅是納米技術構建的係統的消費者,而且是設計師和生產者,納米時代的黎明一點也不無聊。
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    由CRN場景工作組(見簡介
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