Dat we straks met een desktopfabriek een telefoontoestel kunnen downloaden en afprinten, betekent nog niet dat materie of fabricatie is gedigitaliseerd.

In het laatste hoofdstuk van zijn boek haalt Neil Gershenfeld het vertrekpunt van zijn verhaal onderuit. De fab labs zijn niet te vergelijken met mainframes, maar met de voorlopers ervan: de analoge computers. Een desktopfabriek die voorwerpen bouwt door middel van miniwerktuigmachines of inktpatronen, is dus niet het ultieme streven.

Een analoge computer representeert de variabelen van een vraagstuk op een fysieke manier, bijvoorbeeld door de stand van een raderwerk. Het grote nadeel is dat elke onvolmaaktheid in de vorm van het raderwerk fouten oplevert in het antwoord. Hoe langer de berekening, hoe groter de foutmarge. Dat geldt ook voor een computergestuurde frees- of snijmachine, of voor een inktpatroon. Elk defect in de vorm van het gereedschap veroorzaakt een permanente fout in de vorm van de geproduceerde onderdelen.

Een digitale computer omzeilt dat probleem door middel van foutcorrectie. Elke logische poort in een computerchip corrigeert zijn interne onvolmaakte analoge operatie naar een ideale digitale waarde: nul of één. Als een bit door een storing arriveert als een 0,1 of een 0,9, kan de fout makkelijk worden hersteld. Als een 1 als een 0,3 aankomt, is er nog geen probleem. Omdat elke bit drie keer wordt doorgestuurd, moet het al minstens 2 op de 3 keer fout gaan opdat een verkeerde waarde wordt doorgegeven. Complexere schema’s kunnen nog grotere fouten corrigeren, puur op basis van logica. Dat systeem van foutcorrectie maakt het mogelijk om met behulp van onbetrouwbare componenten zeer ingewikkelde, maar betrouwbare computers of communicatienetwerken te bouwen – problemen met digitale technologie worden bijna altijd veroorzaakt door software, niet door hardware.

Volgens Gershenfeld is er een gelijkaardige overgang mogelijk van analoge naar digitale fabricatie. Met die toekomstvisie treedt hij in de voetsporen van legendarische en soms controversiële wetenschappers als Richard Feynman, Eric Drexler en Richard Smalley. Zij zijn ervan overtuigd dat biologie, fysica en computertechnologie best met elkaar te verzoenen zijn. Door de bouwinstructies in het materiaal zelf in te bouwen, zouden voorwerpen zichzelf in elkaar kunnen zetten. Digitale fabricatie gaat hand in hand met digitale recyclage. Zoals bacteriën in een composthoop organisch afval weer in zijn moleculaire bestanddelen doen uiteenvallen, zo kan ook een gebruiksvoorwerp herleid worden tot de atomen waaruit het bestaat. Afval is een analoog concept.

John von Neumann, de grondlegger van de digitale computerarchitectuur, vroeg zich 50 jaar geleden al af wat er zou gebeuren als computers de fysieke wereld rondom hen op dezelfde manier konden manipuleren als de wereld van enen en nullen. Hij kwam tot een enigszins verontrustende conclusie. De combinatie van een ‘universele bouwmachine’ en een ‘universele computer’ zou een opmerkelijke eigenschap bezitten: zelfreproductie. De computer geeft de bouwmachine de opdracht om hen allebei te kopiëren, inclusief de opdracht zelf, zodat ook de volgende generatie machines een kopie van zichzelf kan maken, enzovoort.

Ook onze cellen bevatten plannen voor de constructie van onszelf. Dat wist von Neumann niet, omdat het ribosoom toen nog niet gekend was. Het ribosoom is een moleculaire machine die zich in elke menselijke cel bevindt. Op basis van de instructies van het ingesloten genetisch materiaal maakt het alle mogelijke eiwitten om een mens op te bouwen, inclusief andere ribosomen. Daarvoor gebruikt het slechts 20 bouwstenen (aminozuren) die in verschillende combinaties en volgordes worden gecodeerd. Ook het ribosoom maakt gebruik van een mechanisme voor foutcorrectie, dat niet moet onderdoen voor dat van een computer.

Met onvolmaakte microscopische componenten wordt zo een zeer complex maar volmaakt macroscopisch product gebouwd, de mens – en ook hier valt op te merken dat onvolmaaktheid op het macroscopisch vlak eerder het gevolg is van een softwareprobleem. Digitale fabricatie bestaat al, het is de techniek van het leven. De ‘fab lab’ van God.

Reageren op dit artikel kan u door een e-mail te sturen naar lezersbrieven@knack.be. Uw reactie wordt dan mogelijk meegenomen in het volgende nummer.

Partner Content