Ich habe über die Idee von Naniten nachgedacht (mikroskopisch kleine Maschinen, die Arbeit verrichten – normalerweise, um ein Material in ein anderes umzuwandeln). Ich bin zu dem Schluss gekommen, dass Naniten auf makroskopischer Ebene so funktionieren sollten, wie wir das mikrobielle Leben sehen.
Ob die Naniten tatsächlich kooptiertes mikrobielles Leben sind (z. B. Bakterien, die umprogrammiert wurden, um etwas zu tun, was wir wollen) oder einfach so funktionieren, ist für meine Frage irrelevant.
Der Nanit benötigt eine Energiequelle (bereits in einer anderen Frage beantwortet) und die notwendigen Nährstoffe (chemische Inputs). Es würde den Naniten wahrscheinlich auch helfen, in einer Art Arbeitsflüssigkeit (z. B. Wasser) suspendiert zu werden.
Während die Naniten arbeiten, verbrauchen sie bestimmte Elemente oder Chemikalien, die für ihre Arbeit erforderlich sind. Um ihre Arbeit zu erledigen, müssen sie diese Chemikalien ständig ersetzen.
Wie füllt man die Materialien auf, die Naniten verwenden, wenn sie etwas tun?
Alternativer Gedanke, du nicht .
Zumindest wenn es darum geht, etwas herzustellen – entweder ein fertiges Produkt oder die Materialien für ein späteres fertiges Produkt. Dies würde nicht funktionieren, wenn Sie etwas anderes als die Herstellung tun möchten, aber ich habe Mühe, an Verwendungen für Naniten zu denken, die nicht in irgendeiner Weise „Dinge essen“ und / oder „Dinge herstellen“ sind.
Das Nachfüllen von Materialien wird kein Thema mehr, da diese Antwort die Antwort auf die Frage ist, wie man Naniten überhaupt herstellt?
Ich kann mir zwei plausible Lebenszyklen von Naniten vorstellen. Das Endergebnis ist weitgehend dasselbe, aber die Reihenfolge der Dinge ist leicht vertauscht.
Füttere beide so, dass sie groß und schlaff sind.
2.1. Ermutigen Sie eine Gruppe, sich an die Oberfläche des zu bauenden Objekts zu heften. Es ist offensichtlich, was hier passiert.
2.2. Lassen Sie die andere Gruppe eine binäre Zellspaltung durchlaufen.
Fütterung und Herstellung werden beide Abfall produzieren. Unnötig zu sagen, dass sie sowohl unordentliche Esser als auch ineffiziente Baumeister sein werden. Die oben genannten Lebenszyklen haben den Vorteil, dass die beiden Prozesse getrennt werden können. Dies ermöglicht es uns, die Naniten mit Ressourcen zu versorgen, ohne ihre Arbeit zu beeinträchtigen, und die Aufräummaßnahmen entsprechend anzupassen.
Aber es geht um den Preis, sie verwalten zu müssen. Und das ist ein Kontrollproblem.
Die Kontrolle einer großen Anzahl sehr kleiner Dinge wird ungenau. Sie werden nicht in der Lage sein, einen einzelnen Naniten auszuwählen und ihn an einen bestimmten Ort zu lenken. Sie verlassen sich auf Schwarmverhalten. Die Aufteilung der Naniten in Gruppen ist die einfachere Aufgabe; Wenn man sie anweisen kann, einen großen Klecks zu bilden, ist mechanische Trennung an der Tagesordnung.
Wenn Naniten es natürlich mögen, etwas nahe beieinander zu sein, dann bilden sie einen Klecks, aber Sie können die Position des Kleckses nicht kontrollieren.
Das Vermeiden von Licht ist eine gute Möglichkeit, sie herumzulenken, da es in Flüssigkeiten funktioniert (Vorbehalt: transparente Flüssigkeiten) und mit geschickt platzierten orthogonalen Lichtern in 3D funktionieren und Pfade erstellen kann, um sie zu führen.
Der schwierige Teil besteht darin, den kleinen Kerlen zu sagen, wann es Zeit ist, sich in Zeug zu verwandeln. Das ist aus zwei Gründen schwierig; Das Ding, das Sie bauen, könnte so etwas wie eine Computer-CPU sein, die viele spezifische und genau platzierte Elemente enthält, und Sie möchten nicht, dass Ihre Naniten fälschlicherweise zu früh mit dem Bauen beginnen.
Das Signal, das aufgebaut werden soll, und was eingebaut werden soll, muss sehr hervorstechend sein.
Naniten haben keinen Zugriff auf ihre x-, y-, z-Koordinaten. Lassen Sie sich also von der Biologie inspirieren und kombinieren Sie chemische Signale. Emittieren Sie eine Chemikalie von einem Ende Ihres Produkts und eine andere vom anderen Ende. Gib den Naniten einen Geruchssinn. Das Verhältnis einer Chemikalie zur anderen kann auf die Position schließen und somit darauf, was aus dem Nanit werden sollte. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass keine Gerüche gleich keine Konstruktion sind.
Jetzt geht es um den Abfall. Der Abfall sind offensichtlich die übrig gebliebenen Teile der Naniten, die nicht verwendet wurden.
Es gibt zwei Arten von Abfällen: lösliche und nicht lösliche. Lösliche Abfälle verteilen sich in Ihrer Flüssigkeit. Wenn diese Abfälle von den Naniten verzehrt werden können, sind Sie goldrichtig, da sie sie herausfiltern und recyceln werden.
Lösliche Abfälle sind ein Problem für die Gesundheit Ihrer Naniten, da sie wahrscheinlich den pH-Wert der Flüssigkeit verändern. Sie reagieren mit dem Nanitenfutter, den Naniten selbst oder beidem.
Unlösliche Abfallstoffe wirken sich auf die Trübung der Flüssigkeit aus – was Ihre Fähigkeit zur Kontrolle der Naniten beeinträchtigen kann. Trübes Wasser wird auf zwei Arten behandelt; mechanisch durch Filtration und chemisch durch Reagenzien. Beides könnte für Naniten schädlich sein. Eine Problemumgehung wäre, alle Naniten zu einem anderen Tank / Bottich / usw. zu hören und den Abfall separat zu verarbeiten. Immer ein Becken in Betrieb und ein Becken, das gereinigt wird.
Die Idee von @ Magnanimancer zu verwenden, eine andere Art von Nanit zu haben, die das Wasser reinigt, ist eine nette Idee. Es ermöglicht Ihnen, einen mechanischen Prozess vor Ort durchzuführen, der den anderen Naniten keinen Schaden zufügt. Angenommen, Sie haben einen Naniten, der zwei Dinge wahrnehmen kann; die Anwesenheit anderer Naniten und die Trübung des Wassers.
Wenn nur wenige Naniten in der Nähe sind; ernähren und vermehren.
Wenn es viele gibt; nicht.
Wenn Müll im Wasser schwimmt, halte ihn fest, lass ihn nicht los und sink auf den Boden des Bottichs.
Es hört sich so an, als müssten Sie sich nicht nur um die Versorgung der Naniten mit „Nahrung“ kümmern, sondern auch alle Abfälle, die sie nach der Verstoffwechselung ihrer Nahrung produzieren, wegtragen. Materie mag es schließlich nicht, einfach zerstört zu werden.
Je nachdem, was sie konsumieren, kann ich mir jedoch nicht vorstellen, dass es viel schwieriger ist, als einfach ab und zu das Äquivalent eines Zuckerwürfels hineinzuwerfen und es als gut zu bezeichnen (oder, wenn sie Glukose verstoffwechseln, ein echter Zuckerwürfel). . Was auch immer von dem Prozess übrig bleibt, kann dann gesammelt werden und würde dann durch einen anderen Prozess (Photosynthese vielleicht?) in neue Glukose rekonstituiert werden.
Alternativ könnten Sie die Naniten mit anderen winzigen Maschinen mischen, die aktiv das Sammeln von überschüssigem Abfall durchführen und wieder produzieren, was die Naniten brauchen. Auf diese Weise haben Sie im Wesentlichen ein künstliches Ökosystem geschaffen. Sortiert.
Letztendlich wird jedoch eine externe Energiequelle benötigt, aber wenn Sie Naniten als Produktionsmittel verwenden, sollte es nicht allzu schwierig sein, billige Energie zu erhalten, sei es durch Solarenergie, Kernkraft oder auf andere Weise. Material kann wahrscheinlich auch aus der Umgebung gewonnen werden. Glukose zum Beispiel besteht nur aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff, die nicht besonders schwer zu finden sind (Wasser allein besteht zu 2/3 aus diesen Elementen).
Wenn Sie sich jedoch auf die tatsächlichen Materialien beziehen, mit denen sie bauen oder die sie ändern, dann ja, das müsste von einer externen Versorgungsleitung bereitgestellt werden. (Es sei denn, die Naniten dürfen ihre Umgebung dekonstruieren, wenn sie mehr Mineralien benötigen.) Es könnte analog sein, Bauarbeiter mit Holz, Stahl und Beton zu versorgen, die sie für ihre Arbeit benötigen. Bei den obigen Ideen geht es eher darum, wie die Arbeiter ihr Mittagessen bekommen, nehme ich an.
Dem kommt am nächsten das menschliche Kreislaufsystem, in dem Nährstoffe und Zellen, die arbeiten, zusammen herumgetragen und dann an bestimmten Stellen wieder aufgefüllt werden (Lunge für Sauerstoff usw.). Es scheint wahrscheinlich, dass jedes System, das Nanomaschinen verwendet, etwas Ähnliches tun würde.
Der Versuch, die Maschinen an einem Ort zu lassen, während Sie sie mit Ressourcen versorgen, wäre sehr schwierig, da die Bewegung der Rohstoffe auch die Nanomaschinen mitnehmen würde. Lassen Sie die Maschinen stattdessen durch das System zirkulieren und lassen Sie sie Rohstoffe von geeigneten Stellen aufnehmen, während sie herumfließen.
Im Wesentlichen könnte ein Nanitenarbeitsplatz so eingerichtet werden, dass er wie ein hydroponischer Garten funktioniert. Die Naniten werden in einem Tank des Arbeitsmediums suspendiert und Sonnenlicht, Laser oder Mikrowellen bestrahlen den Tank, um die Energie zuzuführen.
Eine oder mehrere Dosierpumpen liefern Nährstoffe und die Rohstoffe für die zu bauenden Gegenstände, und eine weitere Reihe von Pumpen oder Siphons saugt die Flüssigkeiten aus dem Tank, um sie zu filtern und zu recyceln oder zu verarbeiten (Abfallstoffe werden verarbeitet, während Nährstoffe und Rohstoffe verarbeitet werden die im ersten Durchgang nicht verwendet wurden, können wieder in das System eingespeist werden).
So können Sie auch die Temperatur kontrollieren und die Abwärme der Millionen oder Milliarden Kindermädchen im Tank abführen, während das fertige Produkt (wenn es sich um ein makroskopisches Objekt handelt) nach Abschluss der Produktion einfach herausgehoben wird.
Während dies bedeutet, dass das Arbeitsmedium Wasser ist, besteht keine Notwendigkeit, sich je nach Art der Naniten und der herzustellenden Gegenstände einzuschränken. Metallische Gegenstände wie Motorteile benötigen beispielsweise eine in Öl suspendierte Metallaufschlämmung, und einige Prozesse benötigen möglicherweise einen geschlossenen Behälter, der stattdessen mit einem gasförmigen Gemisch gefüllt wird.
Alles, was benötigt wird, ist das Arbeitsvolumen (normalerweise ein Tank), ein Mittel zum Zuführen von Nährstoffen, Energie und Rohstoffen und ein Mittel zum Abführen von Abfällen und überschüssiger Wärme während des Prozesses.
Jim2B
Benutzer6511