厲害了！納米機(jī)器人

黃曉秋

醫(yī)用納米機(jī)器人可以注入人體血管內(nèi)，進(jìn)行血管養(yǎng)護(hù)、精準(zhǔn)給藥、器官修復(fù)等，還可從基因中除去有害的DNA。

近日，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)和康奈爾大學(xué)的研究人員利用最新的納米技術(shù)，在幾個(gè)星期內(nèi)創(chuàng)造出了一支由百萬(wàn)計(jì)納米機(jī)器人組成的大軍。研究人員向機(jī)器人的太陽(yáng)能電池上發(fā)射激光，為其供電，隨后鉑會(huì)膨脹而鈦保持剛性，導(dǎo)致機(jī)器人腿部收縮。太陽(yáng)能電池引起前腿和后腿的交替收縮或放松，機(jī)器人因此產(chǎn)生行走的步態(tài)。這支大軍能夠在人體內(nèi)部工作，例如按需輸送藥物和維護(hù)身體健康。

同期，加拿大多倫多大學(xué)的研究人員，也開(kāi)發(fā)出一種由電磁驅(qū)動(dòng)的納米機(jī)器人。這種納米機(jī)器人可以阻塞腫瘤血管，從而“餓死”癌細(xì)胞或直接破壞癌細(xì)胞，未來(lái)有望為化療、放療和免疫療法無(wú)效的癌癥患者提供一種新療法。有關(guān)專家指出，隨著科技的發(fā)展，尤其是納米技術(shù)的進(jìn)步，納米機(jī)器人將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

由來(lái)

“納米機(jī)器人”（nanorobots）的概念，最早是由美國(guó)物理學(xué)家、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼教授于1959年提出的。他認(rèn)為，人類未來(lái)有可能建造一種分子大小的微型機(jī)器，可以把分子甚至單個(gè)原子作為建筑構(gòu)件，在非常細(xì)小的空間里構(gòu)建物質(zhì)。這意味著，人類可以在底層空間制造任何東西。

納米機(jī)器人技術(shù)在當(dāng)時(shí)只是一種科學(xué)幻想，但如今已出現(xiàn)在現(xiàn)實(shí)世界里。它是機(jī)器人工程學(xué)里的一種高新科技，其研制屬于“分子納米技術(shù)”的范疇。它根據(jù)分子水平的生物學(xué)原理，設(shè)計(jì)、制造可對(duì)納米空間進(jìn)行操作的“功能分子器件”。

納米機(jī)器人的設(shè)想，是在納米（一納米等于十億分之一米）尺度上應(yīng)用生物學(xué)原理，研制可編程的分子機(jī)器人（也稱“細(xì)胞機(jī)器人”或“DNA機(jī)器人”）。導(dǎo)航系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)方式是納米機(jī)器人研制中的兩大難題，因此，每向前推進(jìn)一步都要克服重重困難。

目前研發(fā)的納米機(jī)器人屬于第一代，是生物系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體，這代納米機(jī)器人可以注入人體血管內(nèi)，進(jìn)行健康檢查和疾病治療;第二代納米機(jī)器人，是直接從原子或分子裝配成具有特定功能的納米尺度的分子裝置，這一代機(jī)器人能夠執(zhí)行復(fù)雜的納米級(jí)別的任務(wù);第三代納米機(jī)器人將包含強(qiáng)人工智能和納米計(jì)算機(jī)，是一種可以進(jìn)行“人機(jī)對(duì)話”的智能裝置。

由于納米機(jī)器人是當(dāng)今高新科技的前沿?zé)狳c(diǎn)之一，不少國(guó)家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者計(jì)劃，投入巨資搶占技術(shù)戰(zhàn)略高地。

醫(yī)用

許多專家認(rèn)為，當(dāng)前最重要、最迫切的就是納米機(jī)器人在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。醫(yī)用納米機(jī)器人可以注入人體血管內(nèi)，進(jìn)行血管養(yǎng)護(hù)、精準(zhǔn)給藥、器官修復(fù)等，還可從基因中除去有害的DNA。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，被視為當(dāng)今疑難病癥的癌癥、艾滋病、高血壓等，都將迎刃而解;屆時(shí)，人類將會(huì)減少疾病所帶來(lái)的痛苦，人的壽命也將得到延長(zhǎng)。

最近幾年，醫(yī)用納米機(jī)器人的研發(fā)取得不少可喜的成果。例如2017年8月，英國(guó)杜倫大學(xué)、美國(guó)萊斯大學(xué)和北卡羅萊納州立大學(xué)的科學(xué)家，研發(fā)出一種被光激活的納米機(jī)器人。被光激活后，這種納米機(jī)器人可以在數(shù)分鐘內(nèi)鉆入癌細(xì)胞并殺死它們。

2018年3月，中國(guó)國(guó)家納米科學(xué)中心與美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)合作，實(shí)現(xiàn)了納米機(jī)器人在活體（小鼠和豬）血管內(nèi)穩(wěn)定工作并高效完成定點(diǎn)藥物輸運(yùn)功能。這項(xiàng)成果被評(píng)為2018年度“中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”之一。

值得指出的是，醫(yī)用納米機(jī)器人目前尚處于研發(fā)試驗(yàn)階段，還未能進(jìn)入臨床實(shí)用階段，但可以肯定的是，在不久的將來(lái)，它將會(huì)給生物醫(yī)學(xué)帶來(lái)巨大變革。

前不久，美國(guó)發(fā)明家及未來(lái)學(xué)家雷·科茲威爾博士在接受采訪時(shí)指出：醫(yī)用納米機(jī)器人將會(huì)把人腦和云腦（云計(jì)算系統(tǒng)）連接起來(lái)，屆時(shí)就可提高人類智力和延長(zhǎng)人類壽命。另外他還認(rèn)為，到2030年，納米機(jī)器人將定居在人體內(nèi)，隨著血液循環(huán)遍布人體，成為人機(jī)融合的一部分。

以色列歷史學(xué)家及未來(lái)學(xué)家尤瓦爾·赫拉利教授在《未來(lái)簡(jiǎn)史》一書(shū)中也認(rèn)為，可以在血管中放進(jìn)500萬(wàn)個(gè)納米機(jī)器人，這些機(jī)器人的作用就是即時(shí)監(jiān)測(cè)人體的異常。

軍用

地區(qū)形勢(shì)風(fēng)起云涌，到底什么科技能夠像核武器一樣，對(duì)未來(lái)軍事產(chǎn)生革命性的影響？美國(guó)物理學(xué)家、“氫彈之父”愛(ài)德華·泰勒教授早在20世紀(jì)80年代就預(yù)言：哪個(gè)國(guó)家率先掌握納米機(jī)器人技術(shù)，就一定會(huì)在21世紀(jì)的世界軍事領(lǐng)域里占據(jù)主導(dǎo)地位。

前不久，俄羅斯軍事專家伊萬(wàn)·契奇科夫少將也預(yù)言：軍用納米機(jī)器人離我們的戰(zhàn)場(chǎng)并不遙遠(yuǎn)，它們?cè)谑澜绶秶鷥?nèi)將引領(lǐng)一場(chǎng)真正意義的戰(zhàn)爭(zhēng)革命，同時(shí)將推進(jìn)作戰(zhàn)模式、作戰(zhàn)理念、作戰(zhàn)方法的根本改變。據(jù)軍事問(wèn)題專家推算，軍用納米機(jī)器人預(yù)計(jì)到2025年就會(huì)研制成功。

美國(guó)、俄羅斯、以色列等軍事大國(guó)，正在積極進(jìn)行軍用納米機(jī)器人的研發(fā)，并已成功研制出數(shù)十種納米機(jī)器人用的元器件。納米機(jī)器人“部隊(duì)”將在一些實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)線上整裝待發(fā)。軍用納米機(jī)器人不僅可用于進(jìn)攻，還可用于防御，而且防御的效能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于其進(jìn)攻的效能。美國(guó)軍事專家約翰·亞歷山大博士就認(rèn)為，軍用納米機(jī)器人將承擔(dān)越來(lái)越多的任務(wù)，尤其是參與戰(zhàn)略防御，為戰(zhàn)略進(jìn)攻創(chuàng)造條件。

軍用納米機(jī)器人還可以用來(lái)提高各種裝備的性能，其中包括遠(yuǎn)程通信、頭盔式顯示屏等。未來(lái)的軍事力量及未來(lái)的戰(zhàn)爭(zhēng)，都將越來(lái)越取決于一個(gè)國(guó)家在新式武器研發(fā)中的科技含量。那種完全依靠人海戰(zhàn)術(shù)的戰(zhàn)爭(zhēng)將一去不復(fù)返。因此，軍事問(wèn)題專家認(rèn)為，軍用納米機(jī)器人將決定21世紀(jì)戰(zhàn)爭(zhēng)的面貌和進(jìn)程。

前景

除了醫(yī)療和軍事領(lǐng)域，納米機(jī)器人在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用前景也非常廣闊。例如在工業(yè)領(lǐng)域，人們可以利用納米機(jī)器人制作微米級(jí)的芯片，從而減少電子產(chǎn)品內(nèi)的芯片和電路所占用空間，讓未來(lái)的電子產(chǎn)品變得更微小更有效。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，人們可以利用納米機(jī)器人制作葉綠體，使其成為制造糧食的分子機(jī)器。模仿葉綠體制造的納米機(jī)器人，將可能直接利用太陽(yáng)能制造食物，創(chuàng)造新概念農(nóng)業(yè)。

在環(huán)保領(lǐng)域，人們可以將大量納米機(jī)器人放入被污染的水源，通過(guò)設(shè)計(jì)好的傳感器和程序，讓納米機(jī)器人將污染源分解掉，從而解決水污染問(wèn)題?？梢哉f(shuō)，納米機(jī)器人不僅能給社會(huì)帶來(lái)重大變化，也給人們帶來(lái)無(wú)限廣闊的想象空間。

有關(guān)專家預(yù)言：用不了多久，個(gè)頭只有分子大小的神奇而實(shí)用的納米機(jī)器人，將源源不斷地進(jìn)入人類的日常生活。中國(guó)科學(xué)家及未來(lái)學(xué)家周海中教授，在1990年發(fā)表的《論機(jī)器人》一文中甚至預(yù)言：到21世紀(jì)中葉，納米機(jī)器人將徹底改變?nèi)祟惖墓ぷ骱蜕罘绞健?/p>

毫無(wú)疑問(wèn)，利用納米機(jī)器人造福人類，是科學(xué)家們追逐的一個(gè)偉大夢(mèng)想。