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纳米机器人你了解多少?

【概要描述】纳米技术与生物医学结合而形成的纳米生物学将是21世纪生命科学的重要组成部分,而纳米机器人也将会是纳米生物学中最具有诱惑力的成就。

纳米机器人你了解多少?

【概要描述】纳米技术与生物医学结合而形成的纳米生物学将是21世纪生命科学的重要组成部分,而纳米机器人也将会是纳米生物学中最具有诱惑力的成就。

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说起纳米机器人(nanorobot),我们可能会想到科幻电影中用于修复星际战舰船体的纳米机器人。这些纳米机器人能把船体破损的结构拆除、分解、修复,从而减少人们的工作量。也许我们也会想到在血管中穿梭的小小机器人,它们有几个尖利的爪子,能巧妙躲避着红细胞、白细胞,然后喷出药物或切割钻削消灭病菌,为人类的健康而奔波在血液之中。

(科学幻想中的纳米机器人在血液中拖曳红细胞)

 

爱因斯坦曾预言:“未来科学的发展无非是继续向宏观世界和微观世界进军。”但洞察微观世界的秘密,需要借助仪器来开拓视野、延伸双手。纳米科技以空前的分辨率为人类揭示了一个可见的原子、分子世界。

 

如今的21世纪是个生命科学的时代。纳米技术与生物医学结合而形成的纳米生物学将是21世纪生命科学的重要组成部分,而纳米机器人也将会是纳米生物学中最具有诱惑力的成就。

 

什么是纳米机器人

“纳米机器人”是机器人工程学的一种新兴科技,纳米机器人的研制属于“分子纳米技术”(Molecular nanotechnology,简称MNT)的范畴。它根据分子水平的生物学原理为设计原型,设计制造可对纳米空间进行操作的“功能分子器件”。

 

纳米机器人的设想,是在纳米尺度上应用生物学原理,发现新现象,研制可编程的分子机器人。合成生物学对细胞信号传导与基因调控网络重新设计,开发“在体”或“湿”的生物计算机或细胞机器人,从而产生了另种方式的纳米机器人技术。

 

 

那纳米机器人距离我们遥远吗?

 

其实自然界中早已充满了各种纳米机器现象。例如,细胞内的输运蛋白能够克服布朗运动,在微管束组成的轨道上来来回回运动,大肠杆菌、精子细胞、草履虫等通过挥动鞭毛、纤毛,在恶劣的环境中游弋并找到食物。这些纳米机器微观世界为我们设计纳米机器人提供了最宝贵的经验。

(游动的大肠杆菌)

 

 

现在我们一起来了解纳米机器人的一些情况吧!

 

 


纳米机器人的现状

 

目前,中国、美国、加拿大、日本等国在纳米机器人领域开展富有成效的研究工作。一大批科学工作者和工程师们通过精心设计,已成功将在微米尺度游动的微纳米机器人应用于生物探测、智能载药、可控药物释放、血栓清除、杀死肿瘤细胞、环境污染物监测、环境治理、微纳米组装等多个领域。

 

特别需要指出的是,虽然纳米机器人有许多潜在的应用,社会大众也对这方面的研究十分关注,但纳米机器人的研究不仅仅是应用研究,也不仅仅涉及工程领域。事实上,这是一个学科高度交叉的研究领域,涉及物理、化学、材料、生物等多个学科的基础科学研究。

(石墨烯包覆的微米管清除水中的污染物 )

 

 

 


纳米机器人的潜在危害

 

在纳米机器人技术的应用过程中,最突出的风险是用于制造纳米机器人的纳米颗粒的安全性问题。由于纳米材料的微小尺度所限,在当前实验条件下,我们无法像对宏观物质那样,对纳米材料的各方面性能进行测试。由于对所使用的纳米材料缺乏全面的了解,在纳米机器人制造过程中所使用的一些纳米材料可能会存在着潜在的毒性,危害人们的身体健康。

 

 

 


纳米机器人的发展方向

 

目前研发的纳米机器人属于第一代,是生物系统和机械系统的有机结合体,这代纳米机器人可以注入人体血管内,进行健康检查和疾病治疗;

 

第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置,能够执行复杂的纳米级别的任务;

 

第三代纳米机器人将包含有强人工智能和纳米计算机,是一种可以进行人机对话的智能装置。

 

 

 


纳米机器人的前景

 

美国发明家和未来学家雷·科兹威尔博士在接受新闻媒体采访时指出:医用纳米机器人将来把人脑和云脑(云计算系统)连接起来,届时就可提高人类智力和延长人类寿命。

 

在军事领域,人们可以通过仿生学技术将纳米机器人的外形改造成昆虫、鸟类等小型动物的外观,充当侦察工具,进而收集重要情报。

 

在环保领域,人们可以将大量纳米机器人放入污染水源中,通过设计好的传感器和程序让纳米机器人将污染源分解掉,就能解决水污染问题。

 

在工业领域,人们可以利用纳米机器人制作微米级的芯片,从而减少电子产品内的芯片和电路所占用空间,能够让未来的电子产品变得更微小。

 

 

 

★ 最后 ★

 

也许用不了多久,个头只有分子大小的神奇纳米机器人将源源不断地进入人类的日常生活,人类社会将进入极具前景的新时代——纳米机器人时代。

 

中国科学家周海中教授在1990年发表的《论机器人》一文中预言:到21世纪中叶,纳米机器人将彻底改变人类的工作和生活方式。

 

你是否期待着纳米机器人时代的到来呢?

 

【信息来源】中国知网、知乎、爱学术

 

 

 

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