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George Tulevski: The next step in nanotechnology

George Tulevski: El paso siguiente en nanotecnología

Filmed
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Cada año el chip de computadora de silicio disminuye a la mitad su tamaño y su poder se duplica, permitiendo a nuestros dispositivos a ser más móviles y accesibles. Pero ¿qué sucede cuando nuestros chips no puedan ser ya menores? George Tulevski investiga el mundo invisible y sin explotar de los nanomateriales. Su trabajo actual: desarrollo de procesos químicos para obligar a miles de millones de nanotubos de carbono se ensamblen a sí mismos en los patrones necesarios para construir circuitos, muy de la misma forma en que los organismos naturales construyen estructuras complejas, diversas y elegantes. ¿Podrían guardar el secreto de la próxima generación de computación?

- 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,
Imaginemos un escultor
creando una estatua,
00:12
just chipping away with his chisel.
justo tallando con su cincel.
00:15
Michelangelo had this elegant way
of describing it when he said,
Miguel Ángel tenía esta elegante manera
de describirlo al decir:
00:18
"Every block of stone
has a statue inside of it,
"Cada bloque de piedra tiene
una estatua en su interior,
00:21
and it's the task
of the sculptor to discover it."
y es la tarea del escultor descubrirla".
00:24
But what if he worked
in the opposite direction?
Pero ¿y si trabajaba
en la dirección opuesta?
00:27
Not from a solid block of stone,
No de un bloque sólido de piedra,
00:29
but from a pile of dust,
sino a partir de una pila de polvo,
00:31
somehow gluing millions of these particles
together to form a statue.
de alguna manera unir entre sí millones
de partículas para formar una estatua.
00:33
I know that's an absurd notion.
Sé que es una noción absurda.
00:37
It's probably impossible.
Es probablemente imposible.
00:39
The only way you get
a statue from a pile of dust
La única manera de conseguir
una estatua de un montón de polvo
00:41
is if the statue built itself --
es si la estatua
se construye a sí misma...
00:43
if somehow we could compel millions
of these particles to come together
si de alguna manera podemos obligar
a millones de estas partículas a unirse
00:46
to form the statue.
para formar la estatua.
00:50
Now, as odd as that sounds,
Ahora, por extraño que parezca,
00:52
that is almost exactly the problem
I work on in my lab.
ese es casi exactamente el problema
en que trabajo en mi laboratorio.
00:53
I don't build with stone,
No construyo con piedras,
00:58
I build with nanomaterials.
construyo con nanomateriales.
00:59
They're these just impossibly small,
fascinating little objects.
Son simplemente increíblemente pequeños
objetos fascinantemente pequeños.
01:00
They're so small that if this controller
was a nanoparticle,
Son tan pequeños que si este
control fuera una nanopartícula,
01:05
a human hair would be the size
of this entire room.
un pelo humano sería del tamaño
de toda esta sala.
01:08
And they're at the heart of a field
we call nanotechnology,
Y están en el centro de un campo
que llamamos nanotecnología,
01:11
which I'm sure we've all heard about,
del que estoy seguro que todos
hemos oído hablar,
01:14
and we've all heard
how it is going to change everything.
y todos hemos oído cómo va a cambiar todo.
01:16
When I was a graduate student,
De estudiante de postgrado
01:19
it was one of the most exciting times
to be working in nanotechnology.
fue uno de los momentos más emocionantes
para trabajar en nanotecnología.
01:21
There were scientific breakthroughs
happening all the time.
Hubo avances científicos
que sucedían todo el tiempo.
01:24
The conferences were buzzing,
Las conferencias zumbaban,
01:27
there was tons of money
pouring in from funding agencies.
había mucho dinero de
los organismos de financiación.
01:29
And the reason is
Y la razón es
01:32
when objects get really small,
cuando los objetos son realmente pequeños,
01:34
they're governed by a different set
of physics that govern ordinary objects,
se rigen por una física diferente de la
que gobierna los objetos ordinarios,
01:35
like the ones we interact with.
como con los que interactuamos.
01:39
We call this physics quantum mechanics.
La llamamos física mecánica cuántica.
01:41
And what it tells you is
that you can precisely tune their behavior
Y nos dice es que se puede ajustar
su comportamiento con precisión
01:43
just by making seemingly
small changes to them,
con solo hacer cambios
aparentemente pequeños,
01:46
like adding or removing
a handful of atoms,
como la adición o eliminación
de un puñado de átomos,
01:48
or twisting the material.
o torcer el material.
01:51
It's like this ultimate toolkit.
Es como las herramientas esenciales.
01:52
You really felt empowered;
you felt like you could make anything.
Se siente uno realmente fortalecido;
que puede hacer cualquier cosa.
01:54
And we were doing it --
Y lo hacíamos...
01:57
and by we I mean my whole
generation of graduate students.
me refiero a toda mi generación
de estudiantes de postgrado.
01:59
We were trying to make blazing fast
computers using nanomaterials.
Tratábamos de hacer computadoras
muy rápidas utilizando nanomateriales.
02:02
We were constructing quantum dots
Estábamos construyendo puntos cuánticos
02:05
that could one day go in your body
and find and fight disease.
que un día pudieran encontrar
y luchar contra la enfermedad.
02:07
There were even groups
trying to make an elevator to space
Había grupos tratando de hacer incluso
un ascensor al espacio
02:10
using carbon nanotubes.
usando nanotubos de carbono.
02:13
You can look that up, that's true.
Pueden mirarlo, es cierto.
02:15
Anyways, we thought it was going to affect
De todas formas,
pensamos que afectaría
02:18
all parts of science and technology,
from computing to medicine.
toda la ciencia y la tecnología,
de la informática a la medicina.
02:20
And I have to admit,
Y tengo que admitir,
02:23
I drank all of the Kool-Aid.
bebí todo el Kool-Aid.
02:25
I mean, every last drop.
Es decir, hasta la última gota.
02:27
But that was 15 years ago,
Pero eso fue hace 15 años,
02:30
and --
y...
02:33
fantastic science was done,
really important work.
la fantástica ciencia se hizo,
un trabajo muy importante.
02:34
We've learned a lot.
Hemos aprendido mucho.
02:36
We were never able to translate
that science into new technologies --
Nunca fuimos capaces de traducir
la ciencia en nuevas tecnologías...
02:38
into technologies
that could actually impact people.
en tecnologías que en realidad
pudieran impactar a la gente.
02:42
And the reason is, these nanomaterials --
Y la razón es que estos nanomateriales...
02:45
they're like a double-edged sword.
son como una espada de doble filo.
02:47
The same thing that makes
them so interesting --
Lo mismo que los hace tan interesantes
02:49
their small size --
--su pequeño tamaño--
02:51
also makes them impossible to work with.
también los hace imposible de trabajar.
02:52
It's literally like trying to build
a statue out of a pile of dust.
Es, literalmente, como intentar construir
una estatua de un montón de polvo.
02:55
And we just don't have the tools
that are small enough to work with them.
Y simplemente no tenemos herramientas
lo pequeñas como para trabajarlas.
02:58
But even if we did,
it wouldn't really matter,
Pero incluso si lo hiciéramos,
en realidad no importaría,
03:02
because we couldn't one by one
place millions of particles together
porque no podríamos poner millones
de partículas una a una juntas
03:04
to build a technology.
para construir una tecnología.
03:08
So because of that,
Por eso,
03:10
all of the promise
and all of the excitement
la totalidad de la promesa
y toda la emoción
03:12
has remained just that:
promise and excitement.
ha quedado en eso:
promesa y emoción.
03:14
We don't have any
disease-fighting nanobots,
No tenemos ningún nanobots
que combata la enfermedad,
03:16
there's no elevators to space,
no hay ascensores para el espacio,
03:19
and the thing that I'm most interested in,
no new types of computing.
y lo que más me interesa,
no hay nuevos tipos de computación.
03:21
Now that last one,
that's a really important one.
Ahora ese último,
es el realmente importante.
03:25
We just have come to expect
Nos acostumbramos a esperar
03:27
the pace of computing advancements
to go on indefinitely.
que el ritmo de los avances informáticos
sea indefinido.
03:29
We've built entire economies on this idea.
Hemos construido economías enteras
en esta idea.
03:32
And this pace exists
Y existe este ritmo
03:35
because of our ability
to pack more and more devices
debido a nuestra capacidad de empacar
más y más dispositivos
03:37
onto a computer chip.
en un chip de ordenador.
03:39
And as those devices get smaller,
Y a medida que se hacen más pequeños,
03:41
they get faster, they consume less power
son más rápidos,
consumen menos energía
03:43
and they get cheaper.
y se consiguen más baratos.
03:45
And it's this convergence
that gives us this incredible pace.
Y es esta convergencia
la que nos da este ritmo increíble.
03:46
As an example:
Como manera de ejemplo:
03:51
if I took the room-sized computer
that sent three men to the moon and back
si tomamos la computadora del tamaño de
un cuarto que envió a 3 hombres a la Luna
03:52
and somehow compressed it --
y de algún modo la comprimimos...
03:58
compressed the world's
greatest computer of its day,
comprimir la mayor computadora
del mundo de su época,
04:00
so it was the same size
as your smartphone --
seria del mismo tamaño
que su teléfono inteligente...
04:03
your actual smartphone,
su teléfono inteligente real,
04:06
that thing you spent 300 bucks on
and just toss out every two years,
eso en lo que gastó 300 dólares
y simplemente tira al cabo cada 2 años,
04:07
would blow this thing away.
tiraría esa cosa.
04:10
You would not be impressed.
No se impresionarían.
04:13
It couldn't do anything
that your smartphone does.
No podría hacer nada
de lo que hace su teléfono.
04:14
It would be slow,
Sería lento,
04:17
you couldn't put any of your stuff on it,
no se podría poner ninguna cosa en él,
04:18
you could possibly
get through the first two minutes
podría conseguir los primeros dos minutos
04:21
of a "Walking Dead" episode
if you're lucky --
de un episodio de "Walking Dead"
si tienen suerte...
04:23
(Laughter)
(Risas)
04:25
The point is the progress --
it's not gradual.
El punto es que el progreso...
no es gradual.
04:26
The progress is relentless.
El progreso es inexorable.
04:28
It's exponential.
Es exponencial.
04:30
It compounds on itself year after year,
Se multiplica a sí mismo año tras año,
04:31
to the point where
if you compare a technology
hasta el punto de que
si se compara una tecnología
04:34
from one generation to the next,
de una generación a la siguiente,
04:36
they're almost unrecognizable.
son casi irreconocibles.
04:38
And we owe it to ourselves
to keep this progress going.
Y tenemos el deber
de mantener este progreso dándose.
04:40
We want to say the same thing
10, 20, 30 years from now:
Queremos decir lo mismo
10, 20, 30 años a partir de ahora:
04:42
look what we've done
over the last 30 years.
mira lo que hemos hecho
en los últimos 30 años.
04:46
Yet we know this progress
may not last forever.
Pero sabemos que este progreso
no puede durar por siempre.
04:49
In fact, the party's kind of winding down.
De hecho, la fiesta está acabándose.
04:51
It's like "last call for alcohol," right?
Es como "la última copa", ¿verdad?
04:54
If you look under the covers,
Si se mira debajo de las sábanas,
04:56
by many metrics
like speed and performance,
por muchas métricas
como velocidad y rendimiento,
04:58
the progress has already slowed to a halt.
los progresos ya se han desacelerado.
05:00
So if we want to keep this party going,
Si queremos mantener esta fiesta,
05:03
we have to do what we've
always been able to do,
tenemos que hacer lo que siempre
hemos sido capaces de hacer,
05:05
and that is to innovate.
que consiste en innovar.
05:08
So our group's role
and our group's mission
El papel de nuestro grupo
y la misión de nuestro grupo
05:09
is to innovate
by employing carbon nanotubes,
es innovar empleando nanotubos de carbono,
05:12
because we think that they can
provide a path to continue this pace.
porque pensamos que pueden proporcionar
un camino para continuar con este ritmo.
05:14
They are just like they sound.
Son como suenan.
05:18
They're tiny, hollow tubes
of carbon atoms,
Son pequeños tubos huecos,
de átomos de carbono,
05:20
and their nanoscale size,
that small size,
y su tamaño nanoescala,
ese tamaño pequeño,
05:22
gives rise to these
just outstanding electronic properties.
da lugar a propiedades electrónicas
simplemente excepcionales.
05:25
And the science tells us
if we could employ them in computing,
Y la ciencia nos dice que si pudiéramos
emplearlos en informática,
05:29
we could see up to a ten times
improvement in performance.
podríamos ver mejoras de hasta
10 veces en el rendimiento.
05:33
It's like skipping through several
technology generations in just one step.
Es como saltar varias generaciones
de tecnología en un solo paso.
05:35
So there we have it.
Así que ahí lo tenemos.
05:40
We have this really important problem
Tenemos este problema realmente importante
05:42
and we have what is basically
the ideal solution.
y tenemos, básicamente,
la solución ideal.
05:44
The science is screaming at us,
La ciencia grita en nosotros,
05:46
"This is what you should be doing
to solve your problem."
"Esto es lo que debe hacer
para resolver su problema".
05:48
So, all right, let's get started,
Así que vamos a empezar,
05:53
let's do this.
hagámoslo.
05:55
But you just run right back
into that double-edged sword.
Pero volvemos a esa espada de doble filo.
05:56
This "ideal solution" contains a material
that's impossible to work with.
Esta "solución ideal" contiene un material
con el que es imposible trabajar.
05:59
I'd have to arrange billions of them
just to make one single computer chip.
Habría que organizar miles de millones
para hacer un solo chip de computadora.
06:02
It's that same conundrum,
it's like this undying problem.
Es el mismo dilema,
es como si este problema no muriera.
06:07
At this point, we said, "Let's just stop.
En este punto, dijimos: "Vamos a parar.
06:11
Let's not go down that same road.
No vayamos por el mismo camino.
06:13
Let's just figure out what's missing.
Vamos a averiguar lo que falta.
06:15
What are we not dealing with?
¿Con qué no estamos tratando?
06:17
What are we not doing
that needs to be done?"
¿Qué no hacemos
que haya que hacer?".
06:19
It's like in "The Godfather," right?
Es como en "El Padrino", ¿verdad?
06:21
When Fredo betrays his brother Michael,
Cuando Fredo traiciona
a su hermano Michael,
06:23
we all know what needs to be done.
todos sabemos
lo que hay que hacer.
06:25
Fredo's got to go.
Fredo se tiene que ir.
06:27
(Laughter)
(Risas)
06:28
But Michael -- he puts it off.
Sin embargo, Michael lo aplaza.
06:29
Fine, I get it.
Está bien, lo entiendo.
06:31
Their mother's still alive,
it would make her upset.
Su madre sigue viva,
esto la molestaría.
06:32
We just said,
Acabamos de decir,
06:35
"What's the Fredo in our problem?"
"¿Cuál es el Fredo en nuestro problema?".
06:36
What are we not dealing with?
¿Qué no estamos tratando?
06:39
What are we not doing,
¿Qué no estamos haciendo,
06:40
but needs to be done
to make this a success?"
pero hay que hacer
para que esto sea un éxito?".
06:42
And the answer is
that the statue has to build itself.
Y la respuesta es que la estatua
tiene que construirse a sí misma.
06:45
We have to find a way, somehow,
Hay que encontrar una manera, alguna,
06:49
to compel, to convince
billions of these particles
de obligar, de convencer
a miles de millones de estas partículas
06:51
to assemble themselves
into the technology.
de que ensamblen en la tecnología.
06:55
We can't do it for them.
They have to do it for themselves.
No podemos hacerlo por ellas.
Tienen que hacerlo por sí mismas.
06:58
And it's the hard way,
and this is not trivial,
Y es la manera más difícil,
y esto no es trivial,
07:01
but in this case, it's the only way.
pero en este caso, es la única manera.
07:04
Now, as it turns out,
this is not that alien of a problem.
Ahora, resulta, que
no es un problema del otro mundo.
07:07
We just don't build anything this way.
Simplemente no hemos construido nada así.
07:11
People don't build anything this way.
Las personas no construyen nada así.
07:13
But if you look around --
and there's examples everywhere --
Pero si miras a tu alrededor
--y hay ejemplos por todas partes--
07:15
Mother Nature builds everything this way.
la Madre naturaleza construye
todo de esta manera.
07:18
Everything is built from the bottom up.
Todo está construido
de abajo hacia arriba.
07:21
You can go to the beach,
Vayan a la playa,
07:24
you'll find these simple organisms
that use proteins --
encontrarán estos organismos simples
que utilizan proteínas
07:25
basically molecules --
--básicamente moléculas -
07:28
to template what is essentially sand,
para dar forma a esto
que es en esencia arena,
07:30
just plucking it from the sea
simplemente sacándolo del mar
07:32
and building these extraordinary
architectures with extreme diversity.
y construyendo arquitecturas
extraordinarias con extrema diversidad.
07:33
And nature's not crude like us,
just hacking away.
La naturaleza no es tosca como nosotros,
solo quitando partes.
07:36
She's elegant and smart,
Es elegante e inteligente,
07:39
building with what's available,
molecule by molecule,
edifica con lo disponible,
molécula por molécula,
07:41
making structures with a complexity
haciendo estructuras con una complejidad
07:44
and a diversity
that we can't even approach.
y una diversidad que no podemos
ni siquiera acercarnos.
07:46
And she's already at the nano.
Y ella ya está en la nano.
07:49
She's been there
for hundreds of millions of years.
Ha estado allí durante
cientos de millones de años.
07:51
We're the ones that are late to the party.
Nosotros llegamos tarde a la fiesta.
07:53
So we decided that we're going
to use the same tool that nature uses,
Por eso hemos decidido utilizar la misma
herramienta que utiliza la naturaleza,
07:56
and that's chemistry.
que es la química.
08:00
Chemistry is the missing tool.
La química es la herramienta que falta.
08:02
And chemistry works in this case
Y la química funciona en este caso
08:03
because these nanoscale objects
are about the same size as molecules,
porque estos nano objetos son casi
del mismo tamaño de las moléculas,
08:05
so we can use them
to steer these objects around,
por lo que podemos usarlos
para dirigir estos objetos,
08:09
much like a tool.
como una herramienta.
08:12
That's exactly what we've done in our lab.
Justo lo que hemos
hecho en el laboratorio.
08:13
We've developed chemistry
that goes into the pile of dust,
Hemos desarrollado la química
que va a la pila de polvo,
08:15
into the pile of nanoparticles,
la pila de nanopartículas,
08:19
and pulls out exactly the ones we need.
y saca exactamente los que necesitamos.
08:20
Then we can use chemistry to arrange
literally billions of these particles
Podemos usar la química para organizar
miles de millones de estas partículas
08:22
into the pattern
we need to build circuits.
en el patrón que necesitamos
para construir circuitos.
08:26
And because we can do that,
Y como podemos hacerlo,
08:29
we can build circuits
that are many times faster
podemos construir circuitos
mucho más rápidos
08:30
than what anyone's been able
to make using nanomaterials before.
de lo que nadie ha sido capaz de hacer
antes, usando nanomateriales.
08:33
Chemistry's the missing tool,
Química era la herramienta que faltaba,
08:36
and every day our tool gets sharper
and gets more precise.
y cada día nuestra herramienta
se vuelve más precisa.
08:37
And eventually --
Y, finalmente
08:41
and we hope this is
within a handful of years --
--y esperamos que esto
en un puñado de años--
08:42
we can deliver on one
of those original promises.
podremos entregar
una de las promesas originales.
08:45
Now, computing is just one example.
Ahora, la informática es solo un ejemplo.
08:48
It's the one that I'm interested in,
that my group is really invested in,
Es el único que me interesa, en el que
mi grupo está realmente,
08:50
but there are others
in renewable energy, in medicine,
pero hay otros en energías renovables,
en medicina,
08:54
in structural materials,
en materiales estructurales,
08:58
where the science is going to tell you
to move towards the nano.
donde la ciencia les dirá
que vayan a lo nano.
09:00
That's where the biggest benefit is.
Ahí es donde está el mayor beneficio.
09:03
But if we're going to do that,
Pero si vamos a hacer eso,
09:05
the scientists of today and tomorrow
are going to need new tools --
los científicos de hoy y mañana
necesitarán nuevas herramientas,
09:07
tools just like the ones I described.
herramientas como las que he descrito.
09:10
And they will need chemistry.
That's the point.
Y necesitarán la química. Ese es el punto.
09:12
The beauty of science is that
once you develop these new tools,
La belleza de la ciencia es que una vez
que desarrolla nuevas herramientas,
09:16
they're out there.
están disponibles.
09:20
They're out there forever,
Están disponibles para siempre,
09:21
and anyone anywhere
can pick them up and use them,
y cualquiera en cualquier lugar
puede recogerlas y utilizarlas,
09:22
and help to deliver
on the promise of nanotechnology.
y ayudar a cumplir la promesa
de la nanotecnología.
09:25
Thank you so much for your time.
I appreciate it.
Muchísimas gracias por su tiempo.
Lo aprecio.
09:29
(Applause)
(Aplausos)
09:32
Translated by Ciro Gomez
Reviewed by Lidia Cámara de la Fuente

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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
George Tulevski | Speaker | TED.com