Нанотехнологии - термин, описывающий любые синтетические малоразмерные технические материалы и машины в своем материале имеющие молекулярные структуры. Фактически, термин является настолько широким, что включает в себя технические уровни с нулевого до четвертого.
Нанитные роботы могут состоять, в зависимости от своей рабочей среды и выполняемой работы из кремниевых, углеродных, белковых или липидных соединений. Не существует универсальных наномашин, которые могли бы одинаково эффективно выполнять различные роли.
Любые активные наниты легко детектируются специализированными нанодетекторами, что сильно усложняет их использование в роли диверсионных и криминальных инструментов. Нанодетекторы, впрочем, можно на время обмануть, заставив посчитать несанкционированных наноботов частью легального роя. Но это недолговечное решение и оно не сработает при явном несоответствии предполагаемой работы и работы, которую выполняют боты по факту.
Наноматериалы
Наноматериалы это крайне широкий термин, который включает в себя практически все материалы использующиеся в строительстве, простом и сложном, так как производство массивных объектов как правило производится на нанитных принтерах.
Тем не менее наноматериалы разделяют по двум характеристикам:
Умные материалы - Пассивные материалы
Сложные материалы - Простые материалы
Умные материалы имеют возможность откликаться на электромагнитные, температурные или механические воздействия, меняя свою форму, структуру или выполняя работу. При критических перегрузках (например при перегреве) умные материалы теряют свою особенность, застывая в том положении в котором они подверглись последнему воздействию, что несколько ограничивает их применение. Пассивные материалы более стойкие, но хуже приспосабливаются к меняющимся условиям.
Сложные материалы проходят специфическую обработку до или после воспроизведения на нанитном станке. В экстремальных условиях производят закалку материала, давая им новые свойства, которых невозможно добиться методами массового производства. Это увеличивает стоимость их производства, усложняет ремонт и заставляет производителей использовать массивные производственные блоки, но это также снижает риск копирования чертежей объектов с использованием сложных материалов.
Примеры наноматериалов:
Наниты
Наниты и элементы их составляющие имеют размеры от 1 нанометров до 300 нанометров, соответствовать габаритами от отдельной молекулы ДНК до небольшой бактерии. На этом масштабе электронную находится настолько близко друг другу что квантовые эффекты играют значительную роль и наиболее важная сила это электромагнетизм. Масса и импульс частицы настолько ничтожна по сравнению с электромагнитными эффектами что ими можно пренебречь. Соотношение поверхности к объему материала на этом масштабе настолько большое что физические характеристики могут показаться полностью чужеродными по сравнению с поведением объектов на макро масштабе.
Это приводит к тому что взаимодействие нанообъектов становится не интуитивным в то время как может показаться что наниты будет прикрепляться к рабочему объекту, используя физическое усилие манипуляторов, это по большей части зависит от ионных связей между молекулами. Еще одним распространенным заблуждением является восприятие молекул как твердых объектов в то время как лучше представлять в виде облаков из атомов связанных друг с другом, и ведущими себя определенным образом.
Газовые молекулы летают в пространстве практически с сверхзвуковой скоростью. Жидкости содержит в себе хаотично избегающее друг друга частицы. Твердые материалы представляют из себя спрессованные атомы также хаотично дрожащие. Жидкости постоянно испаряются и атомная из жидкой среды переходят в воздушную.
Все это заставляет разработчиков нанороботов отказаться от традиционных и манипуляторов и использовать, кардинально иные по строению и применению машины. Наниты могут использоваться только в определенный среде (высокая кислотность или щелочность среды может привести к быстрому выходу из строя механизма), при определенной температуре (фрагменты наномашины разматывается при перегреве, или не работают в холодной среде) и без загрязняющих факторов (таких как энзимы и антитела) которые могут вывести из строя манипуляторы и рабочие поверхности наноробота. Проблемой становится передача сигналов и энергии (без повреждения нанитов).
Существует четыре основных решения этих проблем:
- Контролируемая среда - если просто обойти эти проблемы, то нанороботы становятся полезным инструментами, пусть он и может использоваться вместе в определённой среде. Подобные наниты как правило являются самыми эффективными, но они также требуют больше всего внимания и заботы.
- Сопутствующие микророботы - нанороботы могут быть спрятаны внутри своих более крупных собратьев игре являясь по сути органоидами внутри родительской клетки, выводимое наружу лишь по необходимости.
- Защитная оболочка - более крупные наниты могут иметь достаточно прочную и толстую защитную оболочку, которая хоть и ограничивает их мобильность и скорость взаимодействия со объектами, но при этом позволяет им выживать и быть активными в неблагоприятных условиях.
- Гибернация - защитная оболочка которая появляться только в случае попадания в неблагоприятную среду или неожиданного изменения окружающей среды. Это уменьшает процентную выживаемость всего роя (из-за ограниченной скорости реагирования) по сравнению с постоянной защитной оболочкой, но позволяет нанороботам сохранять высокую скорость работы, о сравнению с постоянно защищенной вариантом.
Умная пыль (Нанитная пыль)
Независимый рой нанороботов и микро роботов, включающие в себя как транспортный, передающий и манипуляционные механизмы, так и вычислительный комплекс. Отдельные наниты используется в качестве манипуляционных органов, в то время как микророботы используются в качестве вычислительных центров, источников энергии трансмиттеров и убежищ для нанитов, в случае агрессивной среды.
Умная пыль не способна осознать себя и принимать самостоятельные решения, но широко используется для пассивного увеличения вычислительных мощностей, разведки и наблюдения, управления умными материалами, организацией в в архитектурные сооружения, создания временных каналов связи и т.д., возможности пыли практически не ограничены.
Ограничивает распространение умной пыли её малая продолжительность "жизни", низкая прочность структур и умеренно высокая стоимость производства. Для поддержания количества пыли нужны постоянно работающие наноассемблеры и системы открытой передачи энергии. Конструкции, разработанные специально для воспроизводства, зарядки, ремонта и контроля умной пыли называются наноульями. Умная пыль создаваемая подобными ульями имеет определенное функциональное назначение и соответственно имеет оптимизированное для этих задач строение.
Утилитарная пыль
Самый распространенный вариант нанопыли. Используется для наблюдения за местностью, тонкой манипуляции с материей, создание временных элементов ландшафта, в скульптинге и сложной архитектуре. Умная пыль также может передавать информацию и энергию, в случае выхода из строя основных методов передачи или использоваться как вычислительной субстрат.
Кортексная пыль
Второй по распространенности метод использования после утилитарной пыли, представляет собой сеть наноботов и микроботов находящихся в головном мозге и создающей детальную карту головного мозга, позволяя загружать сознания на внешние платформы. Стоит заметить что процесс занимает несколько часов и требует коматозного состояния от носителя для безопасного картирования без повреждения мозга, но процесс может быть ускорен для экстренного переноса сознания с смертью исходного тела.
Тканевая пыль
Также используются в кровотоке и соединительных тканях человека, выполняя роль постоянной иммунной системы которая борется против инфекции, (том числе других нанитов), раковых опухолей, восстанавливает повреждённые ткани, наращивает синтетические импланты и укрепленные структуры в костях и мышцах. Как правило оба вида органической нанопыли производится внутри тела носителя при помощи наноульев, но может и быть введена через инъекцию.
Нанорой
Боевая модификация умной пыли, которая выполняет функции разведки, электронной борьбы и уничтожения диверсионных нанитов и легкоармированных противников. Нанорой, впрочем не столь же универсальный инструмент, каковым является умная пыль, эти нанороботы с трудом способны формировать долговременные системы, помогать в производственных работах, а функции электронного подавления могут эффективно осуществляться лишь при превосходстве роя в вычислительной мощности.
Наногель
Универсальная умная материя, неспособная к самопроизводству и не имеющая вычислительных мощностей, использующаяся для универсального ремонта, технического обслуживания и производственных работ. В отличии от умной пыли наногель постоянно имеет плотную структуру, которая в зависимости от программирования может принимать жидкую, гелевую и твердую форму и не имеет микроботов в своем составе. Вместо этого наногель использует фосфолипидный оболочки и карбоновые капсулы, для защиты своих активных компонентов, также являлись наиболее крупными нанороботами, с размерами более трехста нанометров.
Наногель способен прекрасно адаптироваться как к органическим, так и к электрическим компонентам сложных систем, и способен принимать намного более широкий спектр физических характеристик чем умная пыль и обычные наноматериалы. Сравнивая гель с нанитной пастой можно сказать, что гель производит сложные структуры из себя, в то время как паста производит их из заданного субстрата. Стоит также заметить что одна канистра наногеля примененная только на один объект может выполнять сразу несколько программных пакетов.
Выделяют следующие вариации программных пакетов наногеля:
Строительный гель
Формирует чрезвычайно прочный пористый материал, обладающий высокой прочностью и малой плотностью, материал имеет теплоизоляционные свойства и может использоваться как для экстренного ремонта, так и для формирования несущих конструкций.
Коммуникационный гель
Формирует систему твердых и плотных капилляров, проводов и труб, транспортирующие определённые материалы, связывающие источники тока с акцепторами, и т.д. с встроенными узлами, а также непосредственно несущую жидкость и защитные кожухи для всей конструкции.
Конфигурационный гель
Является комплексной, рыхлой и студенистой структурой, способной адаптироваться под роль синтетических механизмов, пусть и с меньшей эффективностью. Данная структура также способна играть роль псевдоаккумулятора, а в случае формирования длинных и более твердых волокон играет роль синтетических мышц.
Медицинский гель
Слегка вязкая жидкость, выполняющая функции изоляционного материала для слабозащищенных тканей, роль смазывающей жидкости и связующего звена между синтетическими проводами и нейронами. В случае введения в кровь (в том числе синтетическую) распадается на фракции и выполняет роль кровоостанавливающего средства, который также защищает принявшего от инфекций в кровотоке.
Нанитная паста
Используется в наноассемлерах и наноульях. Не самореплицируются, контролируются вычислительным блоком, которые также вводят план и конфигурацию производства. Нанопаста, в отличии от геля использует выделенные материалы для производства, сохраняя целостность своих структур при ремонте и подстраиваясь под заданный материал. Высокоэффективна, но требует стерильной и защищенной среды для своей работы.
Паста может использоваться многократно, без какого либо ущерба для качества созданных объектов. Тем не менее, паста потребляет значительное количество энергии в ходе работы и не способна производить материалы большого уровня сложности, впрочем паста может гарантировать отсутствие микродефектов, таких как микротрещины.
Как правило после нескольких сотен циклов скорость производства начинает снижаться из-за наколенных гелем повреждений. А после 18-20 тысяч циклов гель перестает работать вовсе, из-за чрезмерного количества поврежденных нанороботов. Использованная паста должна быть заменена, что как правило производится вместе с загрузкой рабочего материала.
Стоит также заметить, что как и нанитная слизь, нанитная паста чрезвычайно опасна для контакта, имея токсичный и канцерогенный эффект на органические ткани и вызывая повреждение уязвимых синтетических структур.
Нанитная слизь
Вариация самореплицируемых наноассемблеров. Почти все виды слизи имеют сниженные или вовсе упраздненные протоколы безопасности, что обусловлено либо спонтанным появлением слизи (серая слизь), либо военным/полицейским использованием. В случае повреждения входит в гибернацию, но при этом слизь (за исключением серой) имеет и многочисленных микророботов, выполняющих энергетическую, координирующую и защитную функцию.
Серая слизь (опухолевая)
Выглядит как характерная студенистая, тёмная масса, покрытая на поверхности зернистыми пузырьками. Опухолевая слизь имеет меньшую продуктивность из-за ограничений факторных, сырьевых и энергетических, поскольку не имеет определенного субстрата, а также не имеют внутренней координации.
Красная слизь (военная)
На вид - полупрозрачный гель, который используется во время боя, программируется на уничтожения брони и структурных элементов противника. Не смотря на достаточно медленное распространение, является намного более опасной, так как протачивает глубокие ходы в броне, проедая цель изнутри.
Голубая слизь (полицейская)
Темно-синее желе, созданное для уничтожения и сдерживания других видов слизи. Размножается медленнее всего, подчиняется жестким протоколам безопасности, при этом имеет стойкость к электромагнитным импульсам и высоким температурам. Легко уничтожает враждебные нанорои и серую слизь, но имеет сложности с подавлением красной.