비트를 이용해 아톰을 만들다. 즉 정보와 물질을 말한다.

디지털과 아날로그는 비단 의미만 서로 다른 것이 아니다. 가령 전화 통화는 아날로그였기 때문에 거리가 멀어질수록 품질이 떨어졌다. 통신 시스템의 잡음에서 발생하는 오류가 축적 될 수 있기 때문이다. 그 후 1937년에 MIT의 수한자 클로드 섀넌이 가히 거장다운 논문을 집필했다.

 

즉 점멸 스위치가 어떤 논리적 기능도 계산해낼 수 있다는 사실을 입증해 낸것이다. 1938년에는 벨연구소에서 근무하면서 전화 통신에 이 아이디어를 접목했다. 그는 전화 통화를 1과 0의 코드로 전환하면 잡음이 있고 불완전한 시스템에서도 메시지를 안정적으로 보낼 수 있다는 사실을 증명했다.

 

핵심적인 차이는 오류 수정에 있다. 만약 0.9나 1.1이 되더라도 이 시스템에서는 이를 구분해내 여전히 1로 인식할 수 있다. MIT에서 섀넌의 연구는 거대한 기계 아날로그 컴퓨터를 이용하요 작업하는 어려운 환경에서 영감을 얻었다고 했다. 아날로그 컴퓨터는 회전하는 바취와 디스크를 사용했기 때문에 바퀴가 오래 돌수록 컴퓨터의 응답 결과가 좋지 않았다.

 

이런 점에 착안하요 존 폰 노이만과 잭 코원, 새뮤얼 위노그랜드를 비롯한 연구원들은 데이터의 디지털화를 컴퓨터에도 적용할 수 있다는 사실을 밝혀냈다. 1과 0으로 정보를 대표하는 디지털 컴퓨터는 각 부분의 정확도는 떨어져도 전체적인 응답 결과는 신뢰할 만하다.

 

이처럼 데이터의 디지털화 덕분에 한때 슈퍼컴퓨터로 불리던 컴퓨터를 이제는 스마트폰에 담아 주머니에 넣고 다닐 수 있게 되었다. 이런 발상은 이제 재료에도 동일하게 적용된다. 앞의 과정과 오늘날에 사용된 과정 간의 차이점을 이해하려면 아이 한명이 레고 블록을 완성품으로 조립하는 능력과 3D 프린터 한대가 완성물을 출력하는 성능을 비교하면 된다.

 

첫 번째는 레고의 각 블록은 딸각 소리가 날 정도로 꽂아야 들어맞게 돼 있다. 따라서 각 블록을 제 자리에 꽂은 최종 결과물의 정교한 정도는 아이들의 일반적인 손 조작 능력을 넘어선다. 이와는 반대로 3D 프린팅 과정은 오류가 누적되는 과정이다. 몇 시간을 프린팅해도 결국 바닥층의 접착이 불완전해 실패로 끝나버리기 십상이다.

 

두 번째는 레고 블록은 블록 특유의 간격을 정해놓아 어떤 크기로도 결과물을 만들어낼 수 있다. 그러나 3D 프린터는 프린트 인쇄 헤드를 장착하는 시스템 크기의 한계 때문에 만들 수 있는 결과물의 크기에도 한계가 있다.

 

세 번째는 레고 블록에서는 다양한 모양의 갖가지 재료를 사용할 수 있지만, 3D 프린터에서는 어떤 재료도 같은 프린팅 과정을 거쳐야 하므로 다양한 재료를 사용하는 데 한계가 있다.

 

네 번째는 레고 블록에서는 더는 필요 없는 블록 완성물을 해체할 수 있고 개별 블록들을 다시 사용할 수도 있지만, 3D 프린터로 제조한 부품들은 필요가 없어지면 버릴 수밖에 없다.

 

이것이 3D 프린터의 연속 적층 방식인 '아날로그' 시스템과 레고 블록의 조립 방식인 '디지털 시스템'의 정확한 차이점을 보여준다. 재료의 디지털화는 더는 신개념이 아니다. 단백질을 만드는 단백질인 리보솜의 진화 연령은 거슬러 가면 족히 40억 살이 된다. 인간의 몸은 근육을 움직이는 운동 조직에서부터 눈에 있는 감지 조직에 이르기까지 분자기구로 가득 차 있다.

 

이 리보솜은 서로 다른 22개 레고 블록의 초소형 판과 같은 아미노산을 조립해 온갖 기관을 만드어낸다. 아미노산의 조립순서는 DNA에 저장되며, 전령 RNA라 불리는 또 다른 단백질에 있는 리보솜으로 보내진다. 아미노산의 조립 순서를 담은 이 유전암호 코든느 그러 다른 단백질을 만드는 정보를 담고 있는 것이 아니다.

 

즉 스스로 새로운 단백질이 되는 정보를 담고 있다. 리보솜과 같은 방식으로 조직을 만들 수 있는 3D 어셈블러라는 장비를 개발하고 있다. 이 어셈블러에서는 개별 조직에서 일부를 더하거나 제거를 할 수도 있을 것이다. 현재 개발 중인 어떤 어셈블러는 아미노산보다 조금 긴 대략 10나노미터 길이(아미노산의 길이는 대략 1나노미터)의 아미노산 원자로 구성된 클러스터를 이용해 작업을 할 수 있다.

 

이 클러스터는 양질의 전기 전도체 또는 자성 물질과 같이 아미노산이 가질 수 없는 특성을 지닌다. 이러한 어셈블러를 개발하는 목표는 나노 어셈블러를 사용해서 3D 집적회로와 같은 나노구조체를 만드는 것이다. 어떠 어셈블러는 미크론에서 밀리미터 크기의 재료를 사용하는데, 이 장비로 3D 집적회로를 연결한 전자회로 보드를 만들고자 한다.

 

또 어떤 어셈블러는 항공기 부품은 물론 심지어 오늘날의 비행기보다 가볍고, 강하고, 성능이 뛰어난 항공기 전체와 같이 큰 구조물을 만들 수 있도록 센티미터 단위의 부품을 사용도 하고 있다. 날갯짓을 할 수 있는 점보제트기를 떠올려보면 감이 올 수 있다.

 

기존 3D 프린터와 이러한 어셈블러 사이에 중요한 차이점은 어셈블러가 완성된 기능 시스템을 단일 프로세스로 만득 수 있으리라는 점이다. 어셈블러는 고정 장치와 운동 장치, 센서, 작동기, 전자 장치를 통합할 수 있을 것이다.