09:36
TED@IBM

George Tulevski: The next step in nanotechnology

George Tulevski: La prochaine étape est la nanotechnologie

Filmed:

Chaque année, la puce informatique en silicium voit sa taille divisée par deux et sa puissance multipliée par deux, permettant à nos appareils de devenir plus mobiles et accessibles. Mais que se passe-t-il quand nos puces ne peuvent plus devenir plus petites ? George Tulevski fait des recherches sur le monde invisible et inexploité des nanomatériaux. Son travail actuel : développer des procédés chimiques pour pousser des milliards de nanotubes de carbone à s'assembler et former les motifs nécessaires pour en faire des circuits. Cela est très similaire à la façon dont des organismes naturels fabriquent des structures intriquées, diverses et élégantes. Pourraient-elles détenir le secret de la prochaine génération de l'informatique ?

- Materials scientist
IBM's George Tulevski wants to use carbon nanotubes to revolutionize microchip design. Full bio

Let's imagine a sculptor
building a statue,
Imaginons un sculpteur
fabriquant une statue,
00:12
just chipping away with his chisel.
utilisant son burin.
00:15
Michelangelo had this elegant way
of describing it when he said,
Michel-Ange avait une façon élégante
de décrire cela, il a dit :
00:18
"Every block of stone
has a statue inside of it,
« Chaque bloc de pierre
renferme une statue
00:21
and it's the task
of the sculptor to discover it."
et c'est le rôle du sculpteur
de la découvrir. »
00:24
But what if he worked
in the opposite direction?
Et si nous travaillions
dans la direction opposée ?
00:27
Not from a solid block of stone,
En partant non pas d'un bloc de pierre,
00:29
but from a pile of dust,
mais d'un tas de poussière,
00:31
somehow gluing millions of these particles
together to form a statue.
que nous collions
ces millions de particules
00:33
I know that's an absurd notion.
pour en faire une statue.
00:37
It's probably impossible.
C'est une notion absurde.
00:39
The only way you get
a statue from a pile of dust
C'est probablement impossible.
00:41
is if the statue built itself --
La seule façon d'obtenir une statue
d'un tas de poussière
00:43
if somehow we could compel millions
of these particles to come together
est si la statue se faisait elle-même --
00:46
to form the statue.
si nous pouvions pousser des millions
de particules à se réunir
00:50
Now, as odd as that sounds,
pour former la statue.
00:52
that is almost exactly the problem
I work on in my lab.
Aussi bizarre que cela paraisse,
00:53
I don't build with stone,
c'est presque exactement le problème
que lequel je travaille dans mon labo.
00:58
I build with nanomaterials.
Je ne bâtis pas avec de la pierre
mais avec des nanomatériaux.
00:59
They're these just impossibly small,
fascinating little objects.
Ce sont ces objets
incroyablement petits et fascinants.
01:00
They're so small that if this controller
was a nanoparticle,
Si cette télécommande
était une nanoparticule,
01:05
a human hair would be the size
of this entire room.
un cheveu humain ferait la taille
de la pièce entière.
01:08
And they're at the heart of a field
we call nanotechnology,
Nous sommes au cœur
d'un domaine appelé nanotechnologie,
01:11
which I'm sure we've all heard about,
vous avez dû en entendre parler,
01:14
and we've all heard
how it is going to change everything.
et nous avons tous entendu dire
combien cela allait tout changer.
01:16
When I was a graduate student,
Quand j'étais étudiant,
01:19
it was one of the most exciting times
to be working in nanotechnology.
c'était une période prometteuse
pour travailler dans la nanotechnologie.
01:21
There were scientific breakthroughs
happening all the time.
Il y avait tout le temps
des avancées scientifiques.
01:24
The conferences were buzzing,
Il y avait beaucoup de conférences,
01:27
there was tons of money
pouring in from funding agencies.
beaucoup d'argent versé
par des agences de financement.
01:29
And the reason is
La raison est que lorsque les objets
deviennent très petits,
01:32
when objects get really small,
ils sont régis par une autre physique
que pour les objets ordinaires,
01:34
they're governed by a different set
of physics that govern ordinary objects,
avec lesquels nous interagissons.
01:35
like the ones we interact with.
Cela s'appelle la mécanique quantique.
01:39
We call this physics quantum mechanics.
Elle énonce que l'on peut
précisément ajuster leur comportement
01:41
And what it tells you is
that you can precisely tune their behavior
en y apportant de petits changements
01:43
just by making seemingly
small changes to them,
comme l'ajout ou la suppression
d'une poignée d'atomes
01:46
like adding or removing
a handful of atoms,
ou la déformation du matériau.
01:48
or twisting the material.
C'est la boîte à outils ultime.
01:51
It's like this ultimate toolkit.
Vous vous sentez puissant,
comme si vous pouviez tout faire.
01:52
You really felt empowered;
you felt like you could make anything.
Nous le faisions --
01:54
And we were doing it --
nous étant tous les étudiants
de ma génération.
01:57
and by we I mean my whole
generation of graduate students.
Nous essayions de faire des ordinateurs
ultra-rapides avec des nanomatériaux.
01:59
We were trying to make blazing fast
computers using nanomaterials.
Nous faisions des points quantiques
02:02
We were constructing quantum dots
qui pourraient aller dans votre corps,
trouver et vaincre les maladies.
02:05
that could one day go in your body
and find and fight disease.
Certains groupes essayaient
de faire un ascenseur vers l'espace
02:07
There were even groups
trying to make an elevator to space
avec des nanotubes de carbone.
02:10
using carbon nanotubes.
Vérifiez, c'est vrai.
02:13
You can look that up, that's true.
Nous pensions que cela influencerait
02:15
Anyways, we thought it was going to affect
toute la science et la technologie,
de l'informatique à la médecine.
02:18
all parts of science and technology,
from computing to medicine.
Je dois l'admettre,
02:20
And I have to admit,
j'y cru à fond,
02:23
I drank all of the Kool-Aid.
jusqu'au bout.
02:25
I mean, every last drop.
Mais c'était il y a 15 ans
02:27
But that was 15 years ago,
et -- des travaux scientifiques
fantastiques et importants ont été faits.
02:30
and --
Nous avons beaucoup appris.
02:33
fantastic science was done,
really important work.
Nous n'avons jamais pu traduire
cette science en nouvelles technologies --
02:34
We've learned a lot.
en technologies pouvant
vraiment affecter les gens.
02:36
We were never able to translate
that science into new technologies --
La raison est que ces nanomatériaux
02:38
into technologies
that could actually impact people.
sont des armes à double tranchant.
02:42
And the reason is, these nanomaterials --
Ce qui les rend intéressant --
02:45
they're like a double-edged sword.
leur petite taille --
02:47
The same thing that makes
them so interesting --
rend impossible de travailler avec.
02:49
their small size --
C'est comme essayer de construire
une statue avec un tas de poussière.
02:51
also makes them impossible to work with.
Nous n'avons pas d'outils assez petits
pour travailler avec.
02:52
It's literally like trying to build
a statue out of a pile of dust.
Même si nous en avions,
cela importerait peu
02:55
And we just don't have the tools
that are small enough to work with them.
car nous ne pourrions pas placer
ces millions de particules une par une
02:58
But even if we did,
it wouldn't really matter,
pour en faire une technologie.
03:02
because we couldn't one by one
place millions of particles together
De ce fait,
03:04
to build a technology.
toutes les promesses et toute l'excitation
03:08
So because of that,
sont demeurées des promesses
et de l'excitation.
03:10
all of the promise
and all of the excitement
Nous n'avons pas de nanorobots
battant les maladies,
03:12
has remained just that:
promise and excitement.
ni d'ascenseur vers l'espace,
03:14
We don't have any
disease-fighting nanobots,
ni, ce qui m'intéresse le plus,
de nouveau type d'informatique.
03:16
there's no elevators to space,
Cette dernière chose
est vraiment importante.
03:19
and the thing that I'm most interested in,
no new types of computing.
Nous nous attendons
03:21
Now that last one,
that's a really important one.
à ce que les avancées informatiques
se fassent indéfiniment à cette allure.
03:25
We just have come to expect
Nous avons fondé des économies
sur cette idée.
03:27
the pace of computing advancements
to go on indefinitely.
Cette allure existe
03:29
We've built entire economies on this idea.
grâce à notre capacité
à mettre plus de systèmes
03:32
And this pace exists
sur une puce informatique.
03:35
because of our ability
to pack more and more devices
Alors que ces appareils rétrécissent,
03:37
onto a computer chip.
ils deviennent plus rapides,
consomment moins
03:39
And as those devices get smaller,
et deviennent moins chers.
03:41
they get faster, they consume less power
C'est cette convergence qui nous donne
cette allure incroyable.
03:43
and they get cheaper.
Exemple :
03:45
And it's this convergence
that gives us this incredible pace.
si je prenais l'ordinateur
de la taille de la pièce
03:46
As an example:
qui a permis à trois hommes
de faire un aller-retour sur la Lune
03:51
if I took the room-sized computer
that sent three men to the moon and back
et que je le compressais,
03:52
and somehow compressed it --
que je compressais le meilleur
ordinateur de l'époque,
03:58
compressed the world's
greatest computer of its day,
pour qu'il ait la même taille
que votre téléphone,
04:00
so it was the same size
as your smartphone --
votre téléphone actuel,
04:03
your actual smartphone,
que vous avez payé 300 €
et que vous remplacez tous les 2 ans,
04:06
that thing you spent 300 bucks on
and just toss out every two years,
surpasserait de beaucoup l'ordinateur.
04:07
would blow this thing away.
Rien d'impressionnant,
04:10
You would not be impressed.
il ne ferait rien
de ce que votre téléphone fait.
04:13
It couldn't do anything
that your smartphone does.
Il serait lent,
04:14
It would be slow,
vous ne pourriez rien mettre dessus,
04:17
you couldn't put any of your stuff on it,
avec de la chance, vous pourriez peut-être
04:18
you could possibly
get through the first two minutes
regarder 2 minutes
d'un épisode de « Walking Dead ».
04:21
of a "Walking Dead" episode
if you're lucky --
(Rires)
04:23
(Laughter)
Le fait est que le progrès
n'est pas progressif.
04:25
The point is the progress --
it's not gradual.
Le progrès est incessant.
04:26
The progress is relentless.
Il est exponentiel.
04:28
It's exponential.
Année après année,
il s'amplifie de lui-même,
04:30
It compounds on itself year after year,
jusqu'au point où,
en comparant une technologie
04:31
to the point where
if you compare a technology
d'une génération à l'autre,
04:34
from one generation to the next,
elles ne sont presque pas
reconnaissables.
04:36
they're almost unrecognizable.
Et nous devons maintenir ce progrès.
04:38
And we owe it to ourselves
to keep this progress going.
Nous voulons la même chose
dans 10, 20, 30 ans :
04:40
We want to say the same thing
10, 20, 30 years from now:
regardez ce que nous avons fait
les 30 dernières années.
04:42
look what we've done
over the last 30 years.
Pourtant nous savons que ce progrès
ne durera pas toujours.
04:46
Yet we know this progress
may not last forever.
En fait, la fête approche de sa fin.
04:49
In fact, the party's kind of winding down.
C'est l'heure de prendre
son dernier verre.
04:51
It's like "last call for alcohol," right?
Si vous regardez de plus près,
04:54
If you look under the covers,
peu importe la métrique,
la vitesse ou la performance,
04:56
by many metrics
like speed and performance,
le progrès s'est déjà arrêté.
04:58
the progress has already slowed to a halt.
Si nous voulons continuer la fête,
05:00
So if we want to keep this party going,
il faut faire ce que nous avons
toujours pu faire :
05:03
we have to do what we've
always been able to do,
innover.
05:05
and that is to innovate.
Le rôle et la mission de notre groupe,
05:08
So our group's role
and our group's mission
c'est d'innover en utilisant
des nanotubes de carbone
05:09
is to innovate
by employing carbon nanotubes,
car nous pensons qu'ils peuvent offrir
une façon de maintenir cette allure.
05:12
because we think that they can
provide a path to continue this pace.
L'expression parle d'elle-même.
05:14
They are just like they sound.
Ce sont de petits tubes creux
d'atomes de carbone
05:18
They're tiny, hollow tubes
of carbon atoms,
et leur taille à la nano-échelle,
leur petite taille,
05:20
and their nanoscale size,
that small size,
est à l'origine d'extraordinaires
propriétés électroniques.
05:22
gives rise to these
just outstanding electronic properties.
La science nous dit que,
si nous les utilisions en informatique,
05:25
And the science tells us
if we could employ them in computing,
les performances pourraient
s'améliorer d'un facteur 10.
05:29
we could see up to a ten times
improvement in performance.
C'est comme passer plusieurs
générations technologiques d'un coup.
05:33
It's like skipping through several
technology generations in just one step.
Nous y voilà.
05:35
So there we have it.
Nous avons ce gros problème
05:40
We have this really important problem
et ce qui, élémentairement,
est la solution idéale.
05:42
and we have what is basically
the ideal solution.
La science nous crie :
05:44
The science is screaming at us,
« Vous devriez faire cela
pour résoudre votre problème. »
05:46
"This is what you should be doing
to solve your problem."
Très bien, allons-y,
05:48
So, all right, let's get started,
faisons-le.
05:53
let's do this.
Mais vous accourez
vers cette lame à double tranchant.
05:55
But you just run right back
into that double-edged sword.
La « solution idéale »
contient un matériau
05:56
This "ideal solution" contains a material
that's impossible to work with.
avec lequel on ne peut pas travailler.
05:59
I'd have to arrange billions of them
just to make one single computer chip.
Je devrais en arranger des milliards
pour faire une seule puce informatique.
06:02
It's that same conundrum,
it's like this undying problem.
C'est le même casse-tête,
c'est un problème sans fin.
06:07
At this point, we said, "Let's just stop.
A ce moment-là,
nous avons dit : « Arrêtons.
06:11
Let's not go down that same road.
Ne reprenons pas ce chemin.
06:13
Let's just figure out what's missing.
Déterminons ce qu'il manque.
06:15
What are we not dealing with?
Que ne gérons-nous pas ?
06:17
What are we not doing
that needs to be done?"
Qu'est-ce qui doit être fait
mais ne l'est pas ? »
06:19
It's like in "The Godfather," right?
C'est comme dans « Le Parrain ».
06:21
When Fredo betrays his brother Michael,
Quand Fredo trahit son frère Michael,
06:23
we all know what needs to be done.
nous savons tous ce qu'il faut faire.
06:25
Fredo's got to go.
Fredo doit disparaître.
06:27
(Laughter)
(Rires)
06:28
But Michael -- he puts it off.
Mais Michael rejette l'idée.
06:29
Fine, I get it.
Je comprends.
06:31
Their mother's still alive,
it would make her upset.
Leur mère est toujours en vie,
cela la bouleverserait.
06:32
We just said,
Nous venons de dire :
06:35
"What's the Fredo in our problem?"
« Quel est le Fredo
dans notre problème ? »
06:36
What are we not dealing with?
Que ne gérons-nous pas ?
06:39
What are we not doing,
Que ne faisons-nous pas
06:40
but needs to be done
to make this a success?"
mais doit être fait
pour que ce soit une réussite ?
06:42
And the answer is
that the statue has to build itself.
La réponse est que la statue
doit se construire d'elle-même.
06:45
We have to find a way, somehow,
Nous devons trouver un moyen
06:49
to compel, to convince
billions of these particles
de pousser, de convaincre
ces milliards de particules
06:51
to assemble themselves
into the technology.
à s'assembler pour former une technologie.
06:55
We can't do it for them.
They have to do it for themselves.
Nous ne pouvons pas le faire pour elles,
elles doivent le faire.
06:58
And it's the hard way,
and this is not trivial,
C'est une méthode complexe,
ce n'est pas trivial,
07:01
but in this case, it's the only way.
mais dans ce cas,
c'est la seule façon de faire.
07:04
Now, as it turns out,
this is not that alien of a problem.
Il s'avère que ce n'est pas
un problème si étrange.
07:07
We just don't build anything this way.
Simplement, nous ne bâtissons rien ainsi.
07:11
People don't build anything this way.
Les gens ne bâtissent rien ainsi.
07:13
But if you look around --
and there's examples everywhere --
Mais si vous regardez autour de vous,
il y a des exemples partout,
07:15
Mother Nature builds everything this way.
Mère Nature fait tout ainsi.
07:18
Everything is built from the bottom up.
Tout est construit de bas en haut.
07:21
You can go to the beach,
Allez à la plage,
07:24
you'll find these simple organisms
that use proteins --
vous trouverez ces organismes simples
utilisant ces protéines,
07:25
basically molecules --
des molécules,
07:28
to template what is essentially sand,
pour en essence former du sable.
07:30
just plucking it from the sea
Ils sortent le sable de la mer
07:32
and building these extraordinary
architectures with extreme diversity.
et bâtissent ces architectures
extraordinaires et extrêmement diverses.
07:33
And nature's not crude like us,
just hacking away.
La nature n'est pas
aussi brute que nous, à tailler.
07:36
She's elegant and smart,
Elle est élégante et intelligente,
07:39
building with what's available,
molecule by molecule,
bâtissant avec ce qui est disponible,
molécule par molécule,
07:41
making structures with a complexity
créant des structures d'une complexité
07:44
and a diversity
that we can't even approach.
et d'une diversité
qui nous sont inatteignables.
07:46
And she's already at the nano.
Elle est déjà à la nano-échelle.
07:49
She's been there
for hundreds of millions of years.
Elle y est depuis des centaines
de millions d'années.
07:51
We're the ones that are late to the party.
C'est nous qui sommes en retard.
07:53
So we decided that we're going
to use the same tool that nature uses,
Nous avons décidé d'utiliser
les mêmes outils que la nature :
07:56
and that's chemistry.
la chimie.
08:00
Chemistry is the missing tool.
La chimie est l'outil manquant.
08:02
And chemistry works in this case
La chimie fonctionne dans ce cas
08:03
because these nanoscale objects
are about the same size as molecules,
car ces nano-objets font environ
la même taille que les molécules,
08:05
so we can use them
to steer these objects around,
nous pouvons nous en servir
pour diriger ces objets,
08:09
much like a tool.
comme un outil.
08:12
That's exactly what we've done in our lab.
Nous avons fait cela dans notre labo.
08:13
We've developed chemistry
that goes into the pile of dust,
Nous avons développé une chimie
qui va dans un tas de poussière,
08:15
into the pile of nanoparticles,
un tas de nanoparticules,
08:19
and pulls out exactly the ones we need.
et en retire ce dont elle a besoin.
08:20
Then we can use chemistry to arrange
literally billions of these particles
Puis nous utilisons la chimie
pour arranger des milliards de particules
08:22
into the pattern
we need to build circuits.
en motifs nécessaires
pour en faire des circuits.
08:26
And because we can do that,
Comme nous pouvons faire cela,
08:29
we can build circuits
that are many times faster
nous pouvons faire des circuits
bien plus rapides
08:30
than what anyone's been able
to make using nanomaterials before.
que ce que quiconque a pu faire
jusqu'ici avec des nanomatériaux.
08:33
Chemistry's the missing tool,
La chimie est l'outil manquant.
08:36
and every day our tool gets sharper
and gets more precise.
Chaque jour, notre outil
s'affine et devient plus précis.
08:37
And eventually --
Finalement --
08:41
and we hope this is
within a handful of years --
nous espérons d'ici quelques années --
08:42
we can deliver on one
of those original promises.
nous pourrons tenir
une de ces promesses initiales.
08:45
Now, computing is just one example.
L'informatique n'est qu'un exemple.
08:48
It's the one that I'm interested in,
that my group is really invested in,
C'est à celui-là que je m'intéresse,
dans celui-là que mon groupe s'investit
08:50
but there are others
in renewable energy, in medicine,
mais il y a en a d'autres : en énergies
renouvelables, en médecine,
08:54
in structural materials,
en matériaux de structure,
08:58
where the science is going to tell you
to move towards the nano.
où la science vous dira
que pour avancer il faut du nano.
09:00
That's where the biggest benefit is.
C'est là qu'il y a le plus d'avantages.
09:03
But if we're going to do that,
Mais si nous le faisons,
09:05
the scientists of today and tomorrow
are going to need new tools --
les scientifiques auront besoin
de nouveaux outils --
09:07
tools just like the ones I described.
d'outils comme celui que j'ai décrit.
09:10
And they will need chemistry.
That's the point.
Ils auront besoin de chimie.
C'est de cela qu'il s'agit.
09:12
The beauty of science is that
once you develop these new tools,
La beauté de la science est que,
une fois ces nouveaux outils développés,
09:16
they're out there.
ils sont là.
09:20
They're out there forever,
Ils seront toujours là
09:21
and anyone anywhere
can pick them up and use them,
et quiconque, où que ce soit
peut les prendre, les utiliser
09:22
and help to deliver
on the promise of nanotechnology.
et aider à tenir la promesse
de la nanotechnologie.
09:25
Thank you so much for your time.
I appreciate it.
Merci beaucoup de m'avoir
accordé du temps.
09:29
(Applause)
(Applaudissements)
09:32
Translated by Morgane Quilfen
Reviewed by Caroline MW

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About the Speaker:

George Tulevski - Materials scientist
IBM's George Tulevski wants to use carbon nanotubes to revolutionize microchip design.

Why you should listen

George Tulevski researches nanomaterials and develops new methods to utilize these materials in technologically relevant applications. He is currently a Research Staff Member at IBM Thomas J. Watson Research Center.

Dr. Tulevski's current work includes advancements in carbon nanotubes that can be used in next-generation computer processors, flexible electronics and sensors. He has co-authored more than 50 peer-reviewed scientific publications and over 40 patents. In addition to his research, Tulevski teaches tomorrow’s nanoscientists at Columbia University, where he received his Ph.D.

More profile about the speaker
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