Molekularna proizvodnja je hipotetska buduća upotreba reprogramabilnih “sastavljača” na nanoskali za izgradnju proizvoda atom po atom. Molekularni sastavljač bi bio robotski manipulator na nanosmjeri sposoban postaviti pojedinačne atome, na primjer ugljik, na površinu s atomskom preciznošću. Obična osoba doživjela bi ovu tehnologiju u obliku “nanofactory”, samostalne desktop molekularne proizvodne jedinice koja koristi pročišćeni materijal sirovine, kao što je plin propan.
Da bi molekularni sastavljač bio koristan ljudima, morao bi biti u stanju napraviti kopije samog sebe. U suprotnom, bilo bi potrebno predugo da jedan asembler izgradi nešto značajne veličine ili vrijednosti. Ako bi se veliki niz asemblera mogao natjerati da surađuju, mogli bi konstruirati makrorazmjerne proizvode s atomskom preciznošću, koristeći potpuno automatizirani proces s velikom propusnošću. To je dovoljno značajno da bi, ako se prevladaju tehničke prepreke, tehnologija pokrenula još jednu industrijsku revoluciju, vjerojatno transformativniju od prve dvije zajedno.
Molekularni sastavljači i molekularna proizvodnja nisu ništa novo. Imamo ih trilijune u našim tijelima: organele zvane ribosomi. Radeći u velikom broju, ribosomi sintetiziraju svaki protein u svakom organizmu u prirodi, od ekstremofilnih mikroba do plavog kita. Njihov osnovni dizajn je isti, jer je svako živo biće evoluiralo od zajedničkog pretka koji je već imao osnovnu mašineriju za sintezu proteina. Naravno, ribosomi se također samorepliciraju.
Kad bi se stvorio anorganski molekularni asembler sposoban napraviti kopije samog sebe, mogao bi stvoriti novi oblik “života”, premda tip koji se izravno kontrolira programiranjem. Ova ideja je nazvana molekularna proizvodnja, a neki od tehničkih detalja za nju su zapravo razrađeni. Teoretičari su dizajnirali fizički održive nanosmjerne zupčanike, motore, baterije, žice, pokretne šipke, sortere, osovine i još mnogo toga. Neki od ovih uređaja u nanorazmjeri već su proizvedeni, na drugima se aktivno radi.
Molekularna proizvodnja ima potencijal okrenuti društvo naglavačke, ali rijetko tko je čuo za nju. Često se ideje molekularne proizvodnje kombiniraju ili miješaju s drugim mogućim primjenama šireg područja nanotehnologije općenito, što otežava donošenje regulacijskih politika za potonje. Jedno istraživanje pokazalo je da se javnim mnijenjem o nanotehnologiji može lako manipulirati promjenom samo nekoliko rečenica u načinu na koji se tema predstavlja. Ove praznine u znanju zabrinjavaju neke futuriste i kreatore politike, koji bi željeli vidjeti više rasprave o futurističkim mogućnostima molekularne proizvodnje i načinu na koji bi se ona mogla regulirati.