Machientjes zo groot als een virus of uit de kluiten gewassen eiwitmolecuul zijn erg handig. Je kan zo letterlijk alles atoom voor atoom opbouwen. Of bijvoorbeeld atomen van een zeldzaam element als goud laten zoeken. Helemaal mooi is het al de machientjes zichzelf kunnen vermenigvuldigen. Dan hoef je er maar één te maken, die zichzelf net als een bacterie vermenigvuldigt. Als je even geduld hebt, heb je voor je het weet een hele bak vol ijverige smurrie. En dat is nu net het probleem…
Nanomachines kunnen erg nuttig zijn. Vooral als ze zichzelf kunnen vermenigvuldigen. Maar dat heeft ook nadelen: in de grey goo scenario’s loopt die vermenigvuldiging uit de hand.
Grey goo eerder persistent milieuprobleem
Aan de andere kant zijn er natuurkundige beperkingen. En deze zijn groot. Nanobots hebben vrije energie nodig. behoorlijk veel vrije energie, want ze breken materialen atoom voor atoom af. Nanobots zouden dus roodgloeiend heet worden. Ze moeten ook alle atomen die ze nodig hebben in hun omgeving kunnen vinden. Vooral bij de zeldzamer soorten, zoals zeldzame aardmetalen, is dat lastig. Waarschijnlijk zullen nanobots dus niet veel sneller opereren dan de snelste bacteriën nu. Die verdubbelen zich elke twintig minuten, in ideale omstandigheden.
Wel een probleem is dat nanobots zich overal in kleine hoekjes kunnen vestigen en dan langzaam fabriekjes bouwen. Als strategisch wapen is dat erg aantrekkelijk. Wat doet vrezen, dat het Pentagon of hun Chinese, Russische of Turkse collega’s in de militaire verdwazing, dit gaan ontwikkelen.
Onzacht val je op de grond. Je ziet dat een grijze massa de poten van je bed aan het opeten is. In paniek ren je je huis uit. De hele straat zakt weg. Dan vallen er plotseling gaten in je kleren… Nanorobotjes zijn ongeveer zo klein als een virus en beloven veel: een revolutie in het winnen van grondstoffen, industrie en geneeskunde om maar wat te noemen. Wat zou er gebeuren als ze op hol slaan en bijvoorbeeld besluiten een ontbijtje mens te proberen?
Nanotechnologie
Dingen verkleinen heeft grote voordelen. Je hebt veel minder energie en grondstoffen nodig om hetzelfde te bereiken. Zo kan een goede zakjapanner meer dan de kolossale ENIAC-computer die met 30 ton een complete huiskamer in beslag nam. De kleinst denkbare schaal op dit moment is die van het individuele atoom. Nanotechnologie is techniek die dingen tot op atoomniveau gericht manipuleert. Nanotechnologie belooft daarmee enorme voordelen, want alles om ons heen is te vervaardigen door atomen op een andere manier te schikken. Geen wonder dat overheden overal ter wereld vele miljarden in onderzoek naar nanotechnologie pompen.
Nanobots kunnen erg nuttig zijn om kankercellen te vernietigen of hartaanvallen te voorkomen.
Alle onderdelen, zoals motoren, batterijen en grijparmen zijn opgebouwd uit groepjes atomen. Het vergt een enorm gepriegel om dingen op nanoschaal te bouwen of te manipuleren. Zo heb je een elektronenmicroscoop met een scherpe tip nodig om individuele atomen te zien en te verschuiven. Daarom maken veel onderzoekers gebruik van kant-en-klare onderdelen als enzymen (natuurlijke nanobots, als het ware), koolstofnanobuisjes en dergelijke. Veel onderzoekers zien het meeste in oppervlakken met nanoeigenschappen. Dit is inderdaad het makkelijkst (oppervlaktes met nanostructuren kan je gewoon etsen of printen, zoals nu met chips gebeurt) en ook safe.
Voor veel toepassingen zijn nanorobots echter interessanter. Zo zou een zwerm nanorobots het leven van patiënten kunnen redden door bloedstolsels en aderverkalking weg te beitelen of kankercellen uit te moorden. Ook kan je nanomijnwerkers goudatomen laten zoeken terwijl jij slaapt. Omdat nanorobots zo lastig te bouwen zijn, ligt het voor de hand nanorobots andere nanorobots te laten bouwen. Zo hoef je immers maar één nanorobotje te bouwen, dat zichzelf vervolgens kopieert.
Grey goo
In het grey goo doemscenario, bedacht door nanoprofeet Eric K. Drexler in zijn boek Engines of Creation ontsnappen zich zelf vermenigvuldigende nanorobots. Drexler heeft daar overigens nu grote spijt van, hij vindt dat andere nanogevaren veel urgenter zijn. Ze kunnen voldoende energie opwekken om de atomen die ze nodig hebben op te sporen en te gebruiken om nieuwe nanorobots te bouwen. Alles om hen heen is grondstof om meer kopieën van zichzelf te maken. Alles in hun bereik: huizen, bomen, mensen, rotsen, lucht – verandert in een wriemelende massa nanobots. Er is geen redden meer aan. Zelfs het laten vallen van een atoombom helpt niet: de drukgolf verspreidt de nanobots zelfs nog verder. In een tijdsbestek van enkele weken of maanden is de hele planeet overdekt met nanobots die de aarde en zijn bewoners tot op het bot (en verder) afkluiven. Astronauten aan boord van de ISS zien hoe de hele aarde verandert in een zwarte klont.
Reëel?
Er is op dit doemscenario uiteraard het nodige aan te merken. Zo is energie op nanoschaal op veel plekken schaars. Kernenergie is uitgesloten, tenzij de nanobots een grote kerncentrale construeren m.b.v. bijvoorbeeld chemische energie. Ook kernfusie zou in theorie mogelijk zijn. Chemische energie is zeer schaars. Om een nanobot zichzelf met behulp van chemische energie te laten kopiëren, vereist een veelvoud van de hoeveelheid atomen als brandstof. Een ander fundamenteel probleem is hoe de nanorobots van de afvalwarmte af kunnen komen. Atomen herschikken vereist de nodige energie. Al te hard kunnen nanobots dus niet groeien zonder zichzelf in de problemen te brengen. Langzaam groeiende nanobots kunnen zonlicht gebruiken als energiebron. Er bestaan op dit moment al zonnepanelen die efficiënter zijn dan planten. Ook langzaam replicerende nanobots hebben vervelende gevolgen: omdat ze zo klein zijn als bacteriën, zijn ze nauwelijks te vinden en dus onuitroeibaar.
Technisch is grey goo in de middellange toekomst denkbaar. Sterker nog, onze aarde is al verzadigd met biologische replicators die bijna alles kunnen omzetten in zichzelf: bacteriën.
An de andere kant: iemand zal zo dom (en technisch briljant) moeten zijn om een volledig onafhankelijke nanorobot die zichzelf kan vermenigvuldigen te bouwen. Onderzoekers verwachten dat dit met strenge regelgeving te voorkomen is en productieprocessen zo te ontwerpen, zodat er geen losse reproducerende robots op nanoschaal hoeven te bestaan. Ter geruststelling: een universele nanobot die van heel veel materialen kan leven, is vermoedelijk uiterst lastig, zo niet onmogelijk te bouwen.
