Let's imagine a sculptor building a statue, just chipping away with his chisel. Michelangelo had this elegant way of describing it when he said, "Every block of stone has a statue inside of it, and it's the task of the sculptor to discover it." But what if he worked in the opposite direction? Not from a solid block of stone, but from a pile of dust, somehow gluing millions of these particles together to form a statue.
Hãy hình dung một nhà điêu khắc đang xây một bức tượng chỉ chạm khắc bằng chiếc đục của mình Michelangelo đã diễn tả ý tưởng này theo một cách thanh lịch, "Mỗi một khối đá đều ẩn chứa một bức tượng và việc của người thợ điêu khắc là khám phá ra nó." Nhưng nếu anh ta làm việc theo hướng ngược lại? Không phải từ một khối đá, mà từ một nắm bụi, gắn hàng triệu hạt bụi với nhau thành một bức tượng bằng cách nào đó.
I know that's an absurd notion. It's probably impossible. The only way you get a statue from a pile of dust is if the statue built itself -- if somehow we could compel millions of these particles to come together to form the statue.
Tôi biết đó là là một ý tưởng vô lý. Nó có thể là bất khả thi. Cách duy nhất để có bức tượng từ một nắm bụi là nếu bức tượng tự nó hình thành -- nếu bằng cách nào đó ta có thể kết dính hàng triệu hạt này với nhau để tạo ra bức tượng.
Now, as odd as that sounds, that is almost exactly the problem I work on in my lab. I don't build with stone, I build with nanomaterials. They're these just impossibly small, fascinating little objects. They're so small that if this controller was a nanoparticle, a human hair would be the size of this entire room. And they're at the heart of a field we call nanotechnology, which I'm sure we've all heard about, and we've all heard how it is going to change everything.
Bây giờ, cũng kì lạ như vậy, đó gần như chính là vấn đề tôi làm trong phòng thí nghiệm của tôi. Không phải làm từ đá, mà là từ vật liệu nano. Chúng nhỏ một cách đáng kinh ngạc, những vật thể nhỏ quyến rũ. Chúng nhỏ đến nỗi nếu cái điều khiển này là một hạt nano, thì một sợi tóc sẽ to bằng cả căn phòng này. Và chúng là trung tâm của lĩnh vực ta gọi là công nghệ nano, cái mà chắc chắn chúng ta đã nghe đến, và ai cũng đều nghe về cái cách mà nó sẽ thay đổi mọi thứ.
When I was a graduate student, it was one of the most exciting times to be working in nanotechnology. There were scientific breakthroughs happening all the time. The conferences were buzzing, there was tons of money pouring in from funding agencies. And the reason is when objects get really small, they're governed by a different set of physics that govern ordinary objects, like the ones we interact with. We call this physics quantum mechanics. And what it tells you is that you can precisely tune their behavior just by making seemingly small changes to them, like adding or removing a handful of atoms, or twisting the material. It's like this ultimate toolkit. You really felt empowered; you felt like you could make anything.
Trong thời gian tôi học cao học, làm việc với công nghệ nano là khoảng thời gian thú vị nhất. Những bước đột phá khoa học luôn xảy ra. Các cuộc hội nghị sôi nổi, có hàng tấn tiền từ các cơ quan tài trợ. Và lý do là khi các vật thể trở nên rất nhỏ, chúng bị chi phối từ các hiện tượng vật lý chi phối các vật thể bình thường, như cái chúng tôi nghiên cứu. Chúng tôi gọi đó là cơ học lượng tử. Và nó là việc bạn có thể điều chỉnh chính xác hoạt động của chúng chỉ bằng những thay đổi dường như rất nhỏ, như thêm vào hay bớt đi một số nguyên tử hoặc uốn cong chất liệu. Nó như là bộ công cụ tối ưu này. Bạn cảm thấy có sức mạnh; thấy như mình có thể làm bất kì điều gì
And we were doing it -- and by we I mean my whole generation of graduate students. We were trying to make blazing fast computers using nanomaterials. We were constructing quantum dots that could one day go in your body and find and fight disease. There were even groups trying to make an elevator to space using carbon nanotubes. You can look that up, that's true. Anyways, we thought it was going to affect all parts of science and technology, from computing to medicine. And I have to admit, I drank all of the Kool-Aid. I mean, every last drop.
Và chúng tôi đang làm thế Chúng tôi nghĩa là cả thế hệ sinh viên thời tôi Chúng tôi đang cố gắng chế tạo những siêu máy tính bằng vật liệu nano Chúng tôi đang xây dựng các chấm lượng tử để một ngày có thể đi vào trong cơ thể bạn để tìm và chữa bệnh Thậm chí có những nhóm đang cố gắng làm thang máy lên vũ trụ bằng các ống nano carbon. Các bạn có thể tìm những thông tin đó, thật đó. Dù sao, chúng tôi tưởng nó sẽ ảnh hưởng tất cả các nghành khoa học và kỹ thuật, từ tin học đến y học. Và tôi phải công nhận, Tôi đã uống hết Kool-Aid. Ý tôi là, tới nhũng giọt cuối cùng.
But that was 15 years ago, and -- fantastic science was done, really important work. We've learned a lot. We were never able to translate that science into new technologies -- into technologies that could actually impact people. And the reason is, these nanomaterials -- they're like a double-edged sword. The same thing that makes them so interesting -- their small size -- also makes them impossible to work with. It's literally like trying to build a statue out of a pile of dust. And we just don't have the tools that are small enough to work with them. But even if we did, it wouldn't really matter, because we couldn't one by one place millions of particles together to build a technology. So because of that, all of the promise and all of the excitement has remained just that: promise and excitement. We don't have any disease-fighting nanobots, there's no elevators to space, and the thing that I'm most interested in, no new types of computing.
Nhưng đó là 15 năm trước. và -- các công trình khoa học tuyệt vời đã xuất hiện, rất quan trọng. Cho rất nhiều bài học. Chúng tôi đã không thể áp dụng thứ khoa học đó vào những công nghệ mới -- để có thể tác động đến tất cả mọi người. Và lý do là, những vật liệu nano này giống như một con dao 2 lưỡi vậy. Cũng là điều làm cho chúng thật thú vị-- kích cỡ nhỏ -- cũng khiến chúng khó có thể làm việc cùng được. Đúng nghĩa đen là cố tạc một bức tượng từ một đống bụi. Và chúng tôi không có dụng cụ đủ nhỏ để làm việc với chúng. Nhưng nếu có thì cũng không quan trọng, vì ta không thể lần lượt gắn hàng triệu hạt vào nhau để tạo ra 1 công nghệ. Vì lẽ đó nên, mọi lời hứa and mọi sự háo hức đều chỉ còn lại là: lời hứa và sự háo hức. Ta không có bất cứ robot chữa bệnh siêu nhỏ nào không có thang máy nào lên vũ trụ và thứ mà tôi quan tâm nhất, không có kiểu máy tính nào mới cả.
Now that last one, that's a really important one. We just have come to expect the pace of computing advancements to go on indefinitely. We've built entire economies on this idea. And this pace exists because of our ability to pack more and more devices onto a computer chip. And as those devices get smaller, they get faster, they consume less power and they get cheaper. And it's this convergence that gives us this incredible pace.
Điều cuối cùng đó, đó là một thứ rất quan trọng. Chúng ta vừa hy vọng rằng tốc độ phát triển của tin học sẽ phát triển không ngừng. Ta đã xây dựng cả một nền kinh tế dựa trên ý tưởng này Và tốc độ này tồn tại là bởi khả năng thêm nhiều công cụ vào trong con chip máy tính. Và những công cụ đó trở nên nhỏ hơn, nhanh hơn, tiêu thụ ít năng lượng hơn và rẻ hơn. Và chính sự hội tụ đó tạo cho ta tốc độ tuyệt vời này.
As an example: if I took the room-sized computer that sent three men to the moon and back and somehow compressed it -- compressed the world's greatest computer of its day, so it was the same size as your smartphone -- your actual smartphone, that thing you spent 300 bucks on and just toss out every two years, would blow this thing away. You would not be impressed. It couldn't do anything that your smartphone does. It would be slow, you couldn't put any of your stuff on it, you could possibly get through the first two minutes of a "Walking Dead" episode if you're lucky --
Lấy ví dụ như: nếu tôi có một máy tính to bằng căn phòng mà đã đưa ba người lên mặt trăng và trở về và bằng cách nào đó nén nó lại -- nén lại chiếc máy tính tuyệt nhất thời đại đó để chỉ còn bằng kích cỡ smartphone của bạn -- chiếc smartphone thật thứ mà bạn tiêu 300 đô và vứt đi sau 2 năm, sẽ thổi bay cái máy tính này. Bạn sẽ không bị ấn tượng. Nó không thể làm thứ gì như smartphone của bạn. Nó sẽ chậm, bạn không thể lưu trữ thứ gì, bạn có thể xem được hai phút đầu của một tập phim "Walking Dead" nếu may mắn
(Laughter)
(Cười)
The point is the progress -- it's not gradual. The progress is relentless. It's exponential. It compounds on itself year after year, to the point where if you compare a technology from one generation to the next, they're almost unrecognizable. And we owe it to ourselves to keep this progress going. We want to say the same thing 10, 20, 30 years from now: look what we've done over the last 30 years. Yet we know this progress may not last forever. In fact, the party's kind of winding down. It's like "last call for alcohol," right? If you look under the covers, by many metrics like speed and performance, the progress has already slowed to a halt. So if we want to keep this party going, we have to do what we've always been able to do, and that is to innovate.
Vấn đề là quá trình -- nó không từ từ. Quá trình sẽ liên tục. Nó sẽ nhân dần lên. Nó sẽ tự phức tạp sau mỗi năm, đến lúc mà khi bạn so sánh công nghệ của một thế hệ và hậu thân của nó, chúng sẽ khác nhau hoàn toàn. Và chúng ta có trách nhiệm duy trì quá trình này. Ta muốn nói điều tương tự sau 10, 20, 20 năm rằng: hãy nhìn thứ ta đã làm được trong 30 năm qua. Nhưng ta biết quá trình này có thể không tồn tại mãi. Thực tế, nó dường như đang đi xuống. Giống như "chầu rượu cuối", phải không ? Nếu bạn để ý, qua những số đo về tốc độ và hiệu suất, quá trình này đã từ từ tạm dừng lại. Vậy nếu ta muốn bữa tiệc tiếp tục, ta cần phải làm những điều mà ta có thể, và đó là đổi mới.
So our group's role and our group's mission is to innovate by employing carbon nanotubes, because we think that they can provide a path to continue this pace. They are just like they sound. They're tiny, hollow tubes of carbon atoms, and their nanoscale size, that small size, gives rise to these just outstanding electronic properties. And the science tells us if we could employ them in computing, we could see up to a ten times improvement in performance. It's like skipping through several technology generations in just one step.
Vậy vai trò và nhiệm vụ của nhóm tôi là đổi mới bằng việc sử dụng ống nano carbon, vì chúng tôi nghĩ chúng sẽ mở ra một lối đi để tiếp tục tốc độ này. Chúng giống hệt như tên gọi. Đó là những ống rỗng siêu nhỏ từ nguyên tử carbon. và kích cỡ nano của chúng, cỡ nhỏ đó. sẽ giúp nâng cao những tính chất điện tử nổi bật. Và khoa học nói rằng nếu ta có thể sử dụng chúng trong tin học, ta có thể thấy được sự cải thiện hiệu suất gấp 10 lần. Giống như nhảy cóc vài thế hệ kỹ thuật chỉ qua một bước.
So there we have it. We have this really important problem and we have what is basically the ideal solution. The science is screaming at us, "This is what you should be doing to solve your problem." So, all right, let's get started, let's do this. But you just run right back into that double-edged sword. This "ideal solution" contains a material that's impossible to work with. I'd have to arrange billions of them just to make one single computer chip. It's that same conundrum, it's like this undying problem.
Vậy đó. Ta có vấn đề rất quan trọng này và ta đưa ra cơ bản là một giải pháp hợp lý. Khoa học đang hét vào ta và nói, " Đây là điều bạn nên làm để giải quyết vấn đề." Vậy, được thôi, hãy bắt đầu, hãy làm nào. Nhưng bạn lại vừa chạy vào lưỡi phải của con dao đó. "giải pháp hợp lý" này bao gồm một vật liệu ta không thể làm việc cùng. Tôi đã phải sắp xếp hàng tỉ thứ đó để làm một con chip máy tính duy nhất. Vẫn là câu đố đó, vẫn là vấn đề nan giải đó.
At this point, we said, "Let's just stop. Let's not go down that same road. Let's just figure out what's missing. What are we not dealing with? What are we not doing that needs to be done?" It's like in "The Godfather," right? When Fredo betrays his brother Michael, we all know what needs to be done. Fredo's got to go.
Tới lúc này, ta nói, "Hãy dừng lại. Hãy đừng đi vào con đường cũ đó. Hãy tìm hiểu xem điều gì còn thiếu. Ta đang không đối diện với thứ gì? Điều gì nhẽ ra đã cần được làm?" Giống như phim "Bố Già", phải không ? Khi Fredo phản bội em trai Michael, ta đều biết việc gì cần phải làm. Fredo phải biến mất.
(Laughter)
(Cười)
But Michael -- he puts it off. Fine, I get it. Their mother's still alive, it would make her upset. We just said, "What's the Fredo in our problem?" What are we not dealing with? What are we not doing, but needs to be done to make this a success?" And the answer is that the statue has to build itself. We have to find a way, somehow, to compel, to convince billions of these particles to assemble themselves into the technology. We can't do it for them. They have to do it for themselves. And it's the hard way, and this is not trivial, but in this case, it's the only way.
Nhưng Michael -- anh ta bỏ qua. Rồi, tôi hiểu. Mẹ của họ vẫn còn sống, điều đó sẽ làm bà ấy bực. Ta vừa nói, "Fredo trong vấn đề của ta là gì ?" Ta đang không đối diện với điều gì? Điều gì ta đã không làm, nhưng cần làm xong để thành công? Và câu trả lời là bức tượng phải tự xây bản thân nó. Chúng ta cần tìm một cách, để trói buộc, thuyết phục hàng tỉ các hạt tự tập hợp lại thành công nghệ. Ta không thể làm hộ chúng, chúng phải tự làm Và đó là cách khó, và không hề tầm thường, nhưng trong trường hợp này, đó là cách duy nhất.
Now, as it turns out, this is not that alien of a problem. We just don't build anything this way. People don't build anything this way. But if you look around -- and there's examples everywhere -- Mother Nature builds everything this way. Everything is built from the bottom up. You can go to the beach, you'll find these simple organisms that use proteins -- basically molecules -- to template what is essentially sand, just plucking it from the sea and building these extraordinary architectures with extreme diversity. And nature's not crude like us, just hacking away. She's elegant and smart, building with what's available, molecule by molecule, making structures with a complexity and a diversity that we can't even approach. And she's already at the nano. She's been there for hundreds of millions of years. We're the ones that are late to the party.
Giờ, hoá ra thì, đây không phải là một vấn đề xa lạ. Ta chỉ không tạo ra thứ gì theo cách này. Mọi người không xây dựng bất cứ thứ gì theo cách này. Nhưng nếu bạn nhìn quanh -- sẽ thấy ví dụ ở mọi nơi -- Mẹ thiên nhiên xây dựng mọi thứ theo cách này. Mọi thứ đều được xây dựng từ dưới lên. Bạn có thể ra biển, bạn sẽ tìm thấy những sinh vật đơn giản dùng proterin -- còn là các nguyên tử -- để dùng những hạt cát đơn thuần, chỉ lấy từ đại dương và xây nên những kiến trúc phi thường với vô vàn đa dạng. Và Tự Nhiên không thô sơ, vụng về như chúng ta. Cô ấy thanh lịch và thông minh, xây với những gì có sẵn, từng phân tử một, tạo nên các kết cấu phức tạp và sự đa dạng mà ta không thể với tới. Và cô ấy đã ở mức nano. Cô ấy đã tồn tại hàng trăm triệu năm. Chúng ta là những kẻ đến muộn.
So we decided that we're going to use the same tool that nature uses, and that's chemistry. Chemistry is the missing tool. And chemistry works in this case because these nanoscale objects are about the same size as molecules, so we can use them to steer these objects around, much like a tool. That's exactly what we've done in our lab. We've developed chemistry that goes into the pile of dust, into the pile of nanoparticles, and pulls out exactly the ones we need. Then we can use chemistry to arrange literally billions of these particles into the pattern we need to build circuits. And because we can do that, we can build circuits that are many times faster than what anyone's been able to make using nanomaterials before. Chemistry's the missing tool, and every day our tool gets sharper and gets more precise. And eventually -- and we hope this is within a handful of years -- we can deliver on one of those original promises.
Nên ta quyết định rằng sẽ dùng những công cụ giống như thiên nhiên dùng, và đó là hoá học. Hoá học là công cụ còn thiếu. Và hoá học có tác dụng trong trường hợp này vì những vật kích thước nano có cùng cỡ với những phân tử, nên ta có thể dùng hoá học để dẫn chúng đi xung quanh, giống như một công cụ. Đó chính là thứ được làm trong phòng lab. Chúng tôi phát triển hoá học mà đi vào đống bụi, vào trong đống hạt nano, và lấy ra chính xác những gì chúng tôi cần. Sau đó chúng tôi dùng hoá học để sắp xếp, theo nghĩa đen, hàng tỉ hạt thành khuôn mẫu chúng tôi dùng để làm mạch điện. Và vì có thể làm thế, Chúng tôi tạo mạch nhanh hơn rất nhiều lần so với những gì mọi người có thể làm với vật liệu nano ngày trước. Hoá học là công cụ còn thiếu, và mỗi ngày công cụ của chúng tôi càng sắc bén và chính xác hơn. Và cuối cùng-- và chúng tôi hy vọng chỉ trong một vài năm nữa -- chúng tôi có thể đáp ứng một trong những lời hứa ban đầu
Now, computing is just one example. It's the one that I'm interested in, that my group is really invested in, but there are others in renewable energy, in medicine, in structural materials, where the science is going to tell you to move towards the nano. That's where the biggest benefit is. But if we're going to do that, the scientists of today and tomorrow are going to need new tools -- tools just like the ones I described. And they will need chemistry. That's the point. The beauty of science is that once you develop these new tools, they're out there. They're out there forever, and anyone anywhere can pick them up and use them, and help to deliver on the promise of nanotechnology.
Giờ, tin học chỉ là một ví dụ. Đó là cái mà tôi quan tâm, và nhóm của tôi đầu tư vào, nhưng còn những thứ khác trong năng lượng tái sinh, trong y học, trong vật liệu kết cấu, lĩnh vực mà khoa học sẽ nói bạn đi theo hướng nano. Để có lợi ích lớn nhất. Nhưng nếu định làm điều đó, các nhà khoa học hôm nay và ngày mai sẽ cần những công cụ mới -- công cụ giống như cái tôi vừa miêu tả. Và họ sẽ cần hoá học. Đó là chìa khóa. Vẻ đẹp của khoa học là khi bạn phát triển những công cụ mới này, chúng sẽ ở ngoài kia. Ở ngoài kia mãi mãi, và ai ở đâu cũng có thể tiếp cận và sử dụng chúng, và giúp đáp ứng những lời hứa của công nghệ nano
Thank you so much for your time. I appreciate it.
Cảm ơn vì đã lắng nghe. Tôi rất cảm kích.
(Applause)
(Vỗ Tay)