Создание молекулярных ассемблеров

Содержание

Слайд 2

Ответы на вопросы, которые мы сегодня не будем обсуждать:

Можно
и нужно!

Ответы на вопросы, которые мы сегодня не будем обсуждать: Можно и нужно!

Слайд 3

Основы стратегии:

Идеи Дрекслера-Фрайтаса-Меркле
Top-Down: 4 поколения на одном чипе.
Поколения целых роботов, либо

Основы стратегии: Идеи Дрекслера-Фрайтаса-Меркле Top-Down: 4 поколения на одном чипе. Поколения целых
только инструментов.
Каждый узел каждой стадии — отдельная задача. Вполне решаемая ТРИЗ, Ideation WorkBench.
Реципрокное наращивание инструментальной базы
Open-source и параллелизм

Слайд 4

Поколения ассемблеров

Поколения ассемблеров

Слайд 5

Возможности ассемблеров разных поколений

I поколение
Ручная сборка из готовых химически и физически

Возможности ассемблеров разных поколений I поколение Ручная сборка из готовых химически и
синтезированных блоков, модификация блоков
II поколение
Ограниченные возможности ручного синтеза структур из ограниченной номенклатуры сырья. Частично используется ЧПУ.
III поколение
Автоматический быстрый синтез широкого класса структур из ограниченной номенклатуры сырья
IV поколение
Очень быстрая автономная разборка и сборка очень широкого класса структур

Слайд 6

Экспериментальная установка

Экспериментальная установка

Слайд 7

Микроуровень

4х(3+1) DOF
4хпсевдо-6 DOF
Мультизахват
Многопоточное, многоуровневое ООС/ООП
Нейрокомпенсатор
Визуализация
Унив. держатели инструмента, заготовок, сырья, отходов.
Fast bootstrapping

Микроуровень 4х(3+1) DOF 4хпсевдо-6 DOF Мультизахват Многопоточное, многоуровневое ООС/ООП Нейрокомпенсатор Визуализация Унив.

Слайд 8

Мезоуровень

СЗМ, ЭМ
Ресурсы
Инструменты
Станки
Отходы
Физ обр.
Хим (мф).
Сборка
Теплоотвод.
Шлюзы
ПЛИС

Мезоуровень СЗМ, ЭМ Ресурсы Инструменты Станки Отходы Физ обр. Хим (мф). Сборка Теплоотвод. Шлюзы ПЛИС

Слайд 9

Макроуровень

Холод
Вакуум
Тяжесть
Виброзащита
Wireless
UPS
Все это, в основном, для мезоуровня

Макроуровень Холод Вакуум Тяжесть Виброзащита Wireless UPS Все это, в основном, для мезоуровня

Слайд 10

Интерфейс оператора

О реалистичном образе атома в NanoLab
Пусть атомы рассчитывают сами себя
AR/VR и

Интерфейс оператора О реалистичном образе атома в NanoLab Пусть атомы рассчитывают сами
поворотный тактильный пульт
Свободное движение инструментов, преобразуемое математикой в реально возможное.
Виртуальная среда контроля микро и мезо-уровней (Unity? FreeCAD?)
Слой моделирования (SuperCPU?)
HOMO-LUMO дискриминатор
Регулируемое тактильное усиление и масштаб
Скриптовая автоматизация. Python.
Интеграция с CAD (Workbench к FreeCAD)

Слайд 11

Интерфейс оператора

Двухуровневая сплошная координатная система
Предотвращение столкновений инструментов, защита от ошибок оператора
Эргономика (долгий,

Интерфейс оператора Двухуровневая сплошная координатная система Предотвращение столкновений инструментов, защита от ошибок
напряженный труд), удобная поза оператора, непотеющие очки или без очков.
Голосовые команды, графические интерфейсы.
Библиотека инструментов, материалов, компонентов, доступных и нет.
Оператор выбирает, а смена производится автоматически
Автогенерируемый realtime roadmap.

Слайд 12

Компоненты роботов-ассемблеров

Корпусные детали
Соединения
Моторы
Датчики положения
Редукторы
Подшипники, направляющие, шарниры
Пружины
Подвижные контакты
Инструменты
Системы хранения и подачи сырья

Компоненты роботов-ассемблеров Корпусные детали Соединения Моторы Датчики положения Редукторы Подшипники, направляющие, шарниры

Слайд 13

Корпусные детали

Изоляторы
Вакуум свыше 1 нм
Линейные полимеры
Пленки
SP3
Алмаз
Прочее
Проводники
Металлы
Полисопряженные
Проводящие полимеры
Нанотрубки и фуллерены
Графен
Гибридные
Шлейф

Корпусные детали Изоляторы Вакуум свыше 1 нм Линейные полимеры Пленки SP3 Алмаз
с перемычками
Провод в оболочке
Провода на поверхности и в объеме диэлектрика

Слайд 14

Соединения

Неразъемные
Ковалентные
Давлением (в.т.ч через прослойку)
Прессовые
Гибридные
Пайка, сварка, склейка
Разъемные
Штифты
Зажим несколькими инструментами
Емкостный захват
Плавкий материал
Нековалентная сборка
Управляемые

Соединения Неразъемные Ковалентные Давлением (в.т.ч через прослойку) Прессовые Гибридные Пайка, сварка, склейка
(мех, хим, электр) в которых легко образовывать связь и разрушать
Синтетические блоки, которые соединяют и имеют разъем чтобы их соединяли

Слайд 15

Гексапод или декарт?

И то и другое.

Гексапод или декарт? И то и другое.

Слайд 16

Моторы

Непрерывного действия
Ток
Внемолекулрные (Drexler, Kral)
Внутримолекулярные (Feringa)
Напряжение
Кулоновские
Ротор с постоянными зарядами
Подключеный ротор
Изолированный ротор
Поляризующийся ротор
Емкостные
Прерывистого действия
Коленчатый

Моторы Непрерывного действия Ток Внемолекулрные (Drexler, Kral) Внутримолекулярные (Feringa) Напряжение Кулоновские Ротор
механизм
Храповой механизм
Перехват (как в мышцах)
Фазный стохастический

Слайд 17

Датчики положения: обратная связь

Туннельный
Атомно-силовой
Тензорезистивные молекулы
Латеральный и радиальный способ установки датчиков
Бинарный датчик

Датчики положения: обратная связь Туннельный Атомно-силовой Тензорезистивные молекулы Латеральный и радиальный способ установки датчиков Бинарный датчик

Слайд 18

Редукторы

Вращение и линейное перемещение
Прямой безредукторный привод: линейный или вращательный (ток, напряжение, емкость)
Можно

Редукторы Вращение и линейное перемещение Прямой безредукторный привод: линейный или вращательный (ток,
пожертвовать скоростью ради точности и силы (трение!)
Цилиндрический многоступенчатый
Цапфы
Большие передаточные числа и много ступеней
Люфты и силовое замыкание
Подкладочный «рокла»-редуктор

Слайд 19

Подшипники и шарниры, вращательные и линейные

Малый люфт и малое трение
Эквипотенциальность - идея

Подшипники и шарниры, вращательные и линейные Малый люфт и малое трение Эквипотенциальность
Ральфа Меркле
Пары трения (коэффициент сила/сила)
Скольжение или качение?
Нанотрубка в нанотрубке
Ролики, шарики, фуллерены и атомы.
Пружины.
Силовое замыкание симметричное и асимметричное

Слайд 20

Пружины

Полимерные зигзагообразные молекулы (растяжение)
Прямые полимерные молекулы (изгиб, кручение)
Упругие элементы за счет рядов

Пружины Полимерные зигзагообразные молекулы (растяжение) Прямые полимерные молекулы (изгиб, кручение) Упругие элементы
полостей
Ван-дер-Ваальсовы и прочие прижимы (упрощение подшипников и направляющих - «наноавтомобили»)
Активные кулоновские пружины-приводы

Слайд 21

Подвижные контакты

Гибкие
УНТ
Проводящие полимеры
Скользящие
Контактные
Туннельные
УНТ в УНТ: вращение и перемещение
Эмиссионные
Дискретные
Трансформирующие
Мезоуровневые
Контактные
Бесконтактные

Подвижные контакты Гибкие УНТ Проводящие полимеры Скользящие Контактные Туннельные УНТ в УНТ:

Слайд 22

Инструменты прямого механосинтеза

Для направленного перехода нужен градиент пот. энергии: (химия, заряд, спин,

Инструменты прямого механосинтеза Для направленного перехода нужен градиент пот. энергии: (химия, заряд,
стерика, температура, время, сила..)
Циклически возобновляемый перепад разности энергий притяжения и отталкивания
Внешний
Инструменты Фрайтаса-Меркле
Внутренний
Коаксиальные инструменты
С помощью других инструментов
Фазный стохастический подход

Слайд 23

Приемы косвенного механосинтеза

Хочешь добавить атом или группу - добавь кусок молекулы и

Приемы косвенного механосинтеза Хочешь добавить атом или группу - добавь кусок молекулы
оторви (или наоборот).
Хочешь отнять — оторви и дострой (или наоборот).
Эти бинарные комбинации можно бесконечно углублять.
Автоматический иерархический анализ возможностей для поиска маршрутов выполнения заданной операции
Автопросчет возможных вариантов изменений в выбранной точке объекта
Для оператора или CAM выглядит просто

Слайд 24

Инструменты и полюса

0-полюсные
Пресс
Инструменты Механосинтеза Ф-М
1-полюсные
СТМ
Электросварка
2-полюсные
АСМ
Электроразрушение
Емкостный захват
Разрушение релизера
3-полюсные
Прокрутка цепочки и отрыв фрагмента
4 и

Инструменты и полюса 0-полюсные Пресс Инструменты Механосинтеза Ф-М 1-полюсные СТМ Электросварка 2-полюсные
5-полюсные
Высоко-свернутые инструменты

Слайд 25

Хранение и подача сырья

Кран и подложки
Одноразовые перезаряжаемые инструменты
Протонопровод
Строительные блоки как ответвления или

Хранение и подача сырья Кран и подложки Одноразовые перезаряжаемые инструменты Протонопровод Строительные
фрагменты транспортного полимера
Пленки, пластины
Куски, капли
Примораживание

Слайд 26

I поколение. Грань куба ˷ 10 мкм.

I поколение. Грань куба ˷ 10 мкм.

Слайд 27

Методы производства робота I поколения

Аддитивные
Субтрактивные
Модификация
Покрытия
ERL,2PP,CVD

Методы производства робота I поколения Аддитивные Субтрактивные Модификация Покрытия ERL,2PP,CVD

Слайд 28

I поколение - приемы

Макро-приборы в цепях визуализации и обратной связи (интерферометры, микроскопы)
Микрофлюидика

I поколение - приемы Макро-приборы в цепях визуализации и обратной связи (интерферометры,
— склеивание, травление, литье
Фокусированные пучки электронов, фотонов, ионов
Фиксированные положения поворотной оси

Слайд 29

I => II

Алмазные пленки и «усы»
Склады макромолекул и нанотрубок. Полимантаны, полиены, полиины,

I => II Алмазные пленки и «усы» Склады макромолекул и нанотрубок. Полимантаны,
стержни, пластины, диски, крыльчатки — а что бывает? Кто это знает?
То же касается и реакций оргсинтеза для целенаправленного получения деталей.
Резка и сварка нанотрубок и графена. Кусачки из фторадамантана?
Локальная функционализация
Нанолитье и выборка

Слайд 31

I => II

Обмен заготовками с макромиром (физ/хим методы).
Соединение пресованием
Локальная графитизация алмаза и

I => II Обмен заготовками с макромиром (физ/хим методы). Соединение пресованием Локальная
растворение графита
Полухаотический синтез/облучение и авто(нейро)отбор компонентов (УНТ).
Создание и пост-обработка 2D-паттернов на плоскости
Строить нанообъекты на или в плоскостях а потом соединять собирать эти плоскости с заданным шагом или вплотную.

Слайд 33

I => II синтез частей. Самосборка колес и реек.

I => II синтез частей. Самосборка колес и реек.

Слайд 34

II поколение - приемы

Многоосевые и электронные многофотонные микроскопы
УНТ как направляющие
Фуллерены как шарниры

II поколение - приемы Многоосевые и электронные многофотонные микроскопы УНТ как направляющие
(и шарики?)
Белки, НК, биомолекулы
Сверхмедленное проведение реакций для изучения их механизма
Система контроля внешних источников вибрации и действия в паузах между ними
Импульсная подача сверхохлаждения, сверхвакуума и тогда действие
Временные «подпорочные» атомы и фрагменты, потом удаляемые

Слайд 35

III поколение

Прямой механосинтез нанодеталей
Сборка подвижных и непод. соединений встроенными защелками в роботах

III поколение Прямой механосинтез нанодеталей Сборка подвижных и непод. соединений встроенными защелками
I-II поколения на том же чипе
Наноконтроллер
Длинные автоматические цепочки подготовки «умного» сырья
Мультиассемблер

Слайд 36

III поколение — приемы (софт)

В ручном режиме возможность скрывать ненужное — сканнеры,

III поколение — приемы (софт) В ручном режиме возможность скрывать ненужное —
перезарядку инструментов.
Записывать все операции, строить дерево инструментов чтобы любой можно было воспроизвести
Это дает команду "отмена" и эксперименты по проверке вариантов над одним исходным инструментом
Команда "копировать" - полностью автоматическое производство благодаря протоколированию шагов
Анализ собираемости моделей и автопостроение маршрута сборки (граф бифур.)

Слайд 37

III поколение: комбинаторный инкрементальный синтез нанодеталей для IV поколения

Постановка задачи
Генерация вариантов
Логический отбор
Виртуальный

III поколение: комбинаторный инкрементальный синтез нанодеталей для IV поколения Постановка задачи Генерация
отбор
Физический отбор
Оптимальный результат

Слайд 38

IV поколение: открытая масштабируемая платформа для создания любых устройств

Клеточная структура
Ассемблер+дизассемблер =

IV поколение: открытая масштабируемая платформа для создания любых устройств Клеточная структура Ассемблер+дизассемблер

всеядность+репликация
Автономный компьютер, энергоустановка, коммуникатор, сенсоры и эффекторы
Облачный иерархический AI
Автообновление soft+hard
Биоморфные алгоритмы репликации и апоптоза

Слайд 39

IV поколение: стили использования

Классическая нанофабрика
Умная материя
Гибридные системы

IV поколение: стили использования Классическая нанофабрика Умная материя Гибридные системы

Слайд 40

Требования к IV поколению, обусловлены ключевыми применениями:

Симбиотический (с нейроинт.) апгрейд живых организмов
Сфера

Требования к IV поколению, обусловлены ключевыми применениями: Симбиотический (с нейроинт.) апгрейд живых
Дайсона
Зонды фон Неймана
Большие параллельные вычисления
Авто НИОКР и умная эволюция для задач класса термояд, телепорт, нейтрид...

Слайд 41

Возможности финансирования и PR
Продажа установок в целом
Продажа отдельно ассемблеров каждого поколения
Первичные продукты

Возможности финансирования и PR Продажа установок в целом Продажа отдельно ассемблеров каждого
поколений
Услуги синтеза и экспериментов
Аренда времени роботов
Продажа макро-роботов-аналогов
Премии, граты? Foresight Prize?
Краудфандинг, PR, шоу, реклама?
NanoCar Race

Слайд 42

Задачи сегодняшнего дня
Создание интерфейса пользователя: аппаратного и программного обеспечения
Детальное конструирование опытной установки

Задачи сегодняшнего дня Создание интерфейса пользователя: аппаратного и программного обеспечения Детальное конструирование
и ассемблеров I и II
Детальный пооперационный
roadmap 0 => I => II
Макетирование мезо- и микроуровня 100:1 на FDM и MJM 3D-принтерах
Обеспечение доступа к технологиям изготовления деталей ассемблера I поколения: ЭЛЛ, 2PP
Имя файла: Создание-молекулярных-ассемблеров.pptx
Количество просмотров: 33
Количество скачиваний: 0