“血液中的纳米。机器人它可以充当免疫系统,破坏病原体,清除杂质,血凝块和肿瘤,甚至纠正DNA错误,逆转衰老过程。这样的医疗技术会让寿命每年延长一年,接近‘永生’。奇点在2045年..."
最近,谷歌公司未来学家库兹韦尔谈“纳米”机器人”这一论点引发了激烈的讨论。纳米机器人你可以认为它非常非常小,小到根本看不见。机器人。虽然很小,但是有超能力。从最直接的癌症治疗,药物递送,医学成像,到新一代传感设备,信息存储,超导介质,军事武器,这项技术带来了无限的想象空间。据预测,到2020年,全球纳米技术产业市场将增长至758亿美元。
关于中国科学家周海中,1990年发表。机器人“,曾经做过这样的预测——到21世纪中叶,纳米。机器人将彻底改变人们的工作和生活方式。
纳米机器人
从科幻小说到现实世界
1987年,在美国上映的科幻大片《神奇的风帆》中,这样的情节令人印象深刻——科学家将微小的人和飞船注入人体,让这些不断缩小的“参观者”可以直接观看人体各个器官的组织和运作。
这是关于纳米的人类机器人最早的猜测。“纳米机器人“”的概念是由诺贝尔物理学奖获得者理查德·费曼提出的。他认为,未来人类有可能造出一种分子大小的微型机器,可以用分子甚至单个原子作为建筑构件,在非常小的空间里建造物质。
“广义来说,任何能在纳米尺度上运动和运行的系统都可以称为纳米。机器人。"北京工业大学机电学院智能机器人该研究所研究员王华平指出,第一代纳米机器人它是生物系统和机械系统的有机结合;第二代纳米机器人是直接来自原子或分子装配变成具有特定功能的纳米级分子器件;顺序三代纳米机器人它将包括一台纳米计算机,这是一种人机对话的设备。电流纳米机器人的研发工作已经从第一代发展到第二代,而第一代三代目前还在试探阶段。
极端环境是纳米。机器人“施展才华”最重要的舞台。比如高真空高压下的精密操作和机电装配,在人体内该部精确组织中的固定点药物分娩、靶向治疗以及强酸、强碱、辐射、有毒环境下的高危作业。
“纳米机器人每前进一步,我们都要克服许多困难。“王华平分析说,纳米。机器人它是一个高度集成的系统,需要驱动单元、控制单元和传感单元,以及用于不同功能的相应工作单元,例如靶向治疗。药物存储和传送单元等。在这个阶段,它受制于工业水平极限,纳米机器人在驱动、控制和传感反馈方面存在研究瓶颈。
“尽管如此,纳米机器人无疑是纳米生物学中最吸引人的内容。近年来,国内外取得了许多研究成果。”王华平说道。
2010年,美国科学家开发了一种由DNA制成的纳米蜘蛛。机器人它们只有4纳米长,小于人类头发直径的十万分之一。机器人可以根据DNA的轨迹实现启动、移动、转向、停止等功能。科学家可以通过编程识别癌细胞,控制纳米蜘蛛杀死癌细胞。驱动系统是纳米的。机器人“身体”中的关键一环,英国剑桥大学的科学家近日研发出世界上最小的纳米引擎“蚂蚁”,由光驱动,未来可用于水下导航装置、环境传感器和人。体内起作用的机器人走吧。
纳米蜘蛛机器人
未来人类体内医生
想象一下,你感冒了,不用打针,不用吃药。医生只需要在你的血液中植入纳米粒子。机器人,机器人存在体内检测病毒来源,到达病毒所在的地方“消灭”它...
“这不是天方夜谭。让纳米机器人进入人体检测血管,去除癌细胞,定点给药,一直是科学家研究的重点。王华平指出,目前,有许多疾病是外科医生用手术刀无法解决的。例如,病源可能只是一个患病的细胞。在这一点上,外科医生的手术刀是没有用的。药物治疗会对病人的全身造成伤害,纳米机器人“医生”就有了用武之地。
按照科学家的想象,医生只需要把几万个纳米粒子。机器人将药液注入病人的血管,纳米具有导航功能机器人会沿着路线到达指定位置,然后进行手术,治疗完成后,再沿着人体的消化道排出体外。“这种疗法对人体没有伤害,传统手术后也不会留下疤痕,副作用很小。如果能实现,这将是医学史上具有里程碑意义的杰作。”王华平评论道。
梦想并非遥不可及。美国科学家开发的纳米飞镖机器人实验表明,可以发现并杀死癌细胞;中国科学院沈阳自动化研究所开发的微纳操作机器人系统,可以在纳米尺度上切割细胞染色体;我国重庆一个研究所开发的OMOM胶囊内窥镜系统可以进入人们的胃,并将其放入胃中。体内对着电脑屏幕...
“OMOM胶囊内窥镜系统”
但到目前为止,纳米机器人技术还处于研发阶段,一些技术障碍还有待解决。“障碍主要在于纳米。机器人进入人体后的运动控制具体包括‘导航’、‘驾驶’、‘运动规划’。”王华平指出,由于纳米机器人由于其体积小,很难集成视觉系统、实时信息反馈系统和驱动系统,因此操作者很难获得实时导航反馈信息。同样,很难整合长期驱动单元,目前的纳米尺度机器人主要靠自驾原理,也就是通过人体内涉及体液的化学反应等。机器人宰仁体内零件运动所需的能量和驱动力。最后,因为人们体内复杂的结构,血管中的纳米机器人受血液阻力和缺乏实时反馈信息的影响, 锻炼计划不容易实现。
美女“纳米”机器人“编程后可以关闭致病蛋白。
尽管如此,许多工程师、科学家和医生相信,在未来几年内,纳米机器人将会带来一场医学革命,”体内医生“将在对抗癌症、清除血块、清洁伤口,痛风治疗,碎石等方面释放巨大潜力。
当然,纳米机器人它在生物医学领域的价值不仅仅体现在终结疾病上。科学家们一直在探索如何将其应用于人体生理机能的提高。纳米技术的先驱罗伯特·弗雷塔斯设计了一种纳米米。机器人它可以携带90亿个氧分子和二氧化碳分子,是普通红细胞的200倍。这项发明使人类可以冲刺15分钟而不感到疲劳。就像肌肉组织是纳米大小的一样。机器人就像分裂重组提供人类超强耐力一样,近视和牙齿也可以在微观层面得到矫正和改善。
谷歌未来学家库兹韦尔提出了一个更大胆的想法。他说,到2030年,纳米机器人它将能够以无创的方式进入人类的大脑,并与我们的新大脑皮层相连,就像云计算一样,这样人类将变得更加聪明和幽默。此外,纳米机器人它还可以充当免疫系统,纠正DNA错误,逆转衰老过程,甚至使人类实现永生。
“这些想法听起来很疯狂,但事实上,无数研究人员正在实验室里奋战,纳米。机器人成为体内医生就在附近。”王华平说道。
纳米机器人广阔的舞台
21世纪,科技发展如火如荼,军事变革风起云涌。各国军事专家普遍认为,纳米机器人将决定21世纪战争的面貌和进程。
“纳米机器人它有非常重要的军事价值。人们可以利用仿生学技术制造纳米粒子机器人形状转化成昆虫、鸟类等小生物的样子,可以作为侦察工具,收集重要信息。”王华平说,随着科学技术的发展,纳米机器人可以做得非常小,达到“纳米尘埃”的状态,这样这几百万个纳米粒子就可以被无人机拍下来了。机器人投入敌方阵营,从而获取宝贵的情报资源,为战争的胜利奠定基础。比如美国的“蜂鸟”机器人它非常逼真,通过自身的传感器,可以完成侦察兵的任务。
蜂鸟机器人
除此之外,我们还可以开发可以遮挡面部、鼻子、嘴巴和眼睛的纳微米组件,或者可以粘住手脚的纳微米组件。此外,改造现有的化学物质和生物或开发新的化学物质或生物,并将这些化学物质或生物扩散到敌国,将具有极大的杀伤力。
“纳米机器人军事应用的优势主要在于其规模效应。比如合成弹药的材料,封装成碳纳米管等纳米级器件,用纳米材料制成。机器人搬运送货不容易找到,而且厉害。”王华平说道。
除了军事领域,纳米机器人它将在人类发展的许多领域取得巨大成就——大量纳米机器人把它放入受污染的水源,让纳米机器人河流污染问题可以通过分解污染源来解决。当发生溢油事故时,要彻底根除污染需要大量的人力、物力和财力,但很难做到纳米级。机器人一般来说,可以同时百万级过滤。清洁工作,并能以最快的速度去除每一个污染物分子。在烟雾弥漫的城市或有化学污染的工厂里,纳米粒子将被机器人进入大气,污染物将很容易被它分解...“纳米。机器人应用前景非常广阔,但由于纳米机器人是一个高度集成的系统,需要工业只有各个领域的生产水平同时提高,才能取得突破性的进展,所以目前, 这个领域可以说还处于蓬勃发展的‘青春’阶段。王华平认为。