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小身板撬动大时代 纳米机器人发展潜力无限

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近年来,纳米机器人逐渐出现在我们视野之中,在医疗和军事两大领域的应用带领下,正在迎来全面的发展。未来随着新材料、新技术的不断涌现,以及现有问题的不断解决,纳米机器人将彻底改变人类的生产和生活方式。

纳米机器人

当前,机器人作为全球发展的热门话题,人们对其的研究和探索工作,一直都在火热进行中,不管是对技术本身,还是在应用领域,大家都在找寻机器人发展的更多可能性。近年来,随着纳米技术和生物技术的不断发展,人们开始将机器人的发展目光投向微观领域,纳米机器人的应运而生,给我们的生产和生活带来了革命性的改变。

纳米机器人开启新时代

纳米机器人又叫可编程分子机器人,它的研制属于分子仿生学范畴,其根据分子水平的生物学原理设计制造,能够在纳米空间内进行控制与操作。作为机器人工程学的一项新科技,纳米机器人概念的提出始于1959年,虽然提出时间不晚,但直到上世纪90年代纳米技术的兴起,才带动了其研发与应用的起步。

进入新世纪以来,纳米机器人的研发成果已有所显现,人们对于其应用表现充满期待。

在军事领域,人们希望借助纳米机器人完成情报侦查、战场救治、武器升级等任务,将现有的战争往技术化、小型化方向引领;在工业领域,人们希望利用纳米机器人制作微型芯片,从而推动未来电子产品的微型化发展;在环保领域,人们希望借助纳米机器人监测和防止污染问题;在医疗领域,人们希望利用纳米机器人解决现有的医疗难题,改变医疗发展局面......

可以说,纳米机器人在未来不仅能给社会带来重大变化,也给人们带来了无限想象空间。也难怪我国学者早在1990年就发出预言:“到二十一世纪中叶,纳米机器人将彻底改变人类的劳动和生活方式。”

两大方向引领当前发展

纵观纳米机器人的发展历程,大致可以分为三个阶段,既生物系统和机械系统结合阶段、原子或分子直接装配阶段,以及纳米芯片植入实现人机交互阶段。眼下,纳米机器人的发展正处于第二阶段向第三阶段的过渡时期。

在这一时期内,虽然纳米机器人的潜在应用十分广泛,但比较而言,应用最多的只有两个领域,一个是医疗领域,另外一个便是军事领域,这两大方向的研发应用正引领着当前技术的发展。

在医疗方面,目前以美国、日本、欧洲等国家的科研院所为主力,已经取得了一定的研发成果。

2006年,日本东京大学成功将两个分子机器人组装在一起,形成了一个分子机器复合体,以紫外线和可见光为动力来源;之后,另一所高校东北大学利用缩氨酸蛋白质微片,制作出可以在细胞膜上移动并可进入细胞内的纳米机器人;

而自2010年以来,美国哥伦比亚大学成功研制出一种DNA分子构成的纳米蜘蛛机器人;佛罗里达大学研制出一款能够100%杀灭丙肝病毒的纳米机器人;伊利诺伊大学将真菌所产生的孢子和石墨烯量子点结合在一起,制造出了一种微型生物机器人;俄亥俄州立大学研发了运用于DNA的3D运动纳米机器人。

此外,包括德国、以色列、瑞士等多个国家都已经研发出了用于医疗的纳米机器人,我国虽然研发工作开展不多,但在部分领域也达到了国际先进水平。

在军事方面,纳米机器人的研发主要用于两种用途,一种是微型化情报监控与侦察,还有一种是直接用作武器技术装备。当前,主要军事大国都在积极进行纳米机器人的研发,并已成功研制出几十种纳米元器件,相关的试验部队也在进行紧锣密鼓的实践和测验。据有关专家预测,到2025年,军用级纳米机器人就将研制成功,届时,其将对国际政治军事形势带来强烈冲击。

未来这些问题有待解决

在医疗和军事两方面的应用引领下,其他领域的应用也将不断拓展,未来人们将进入一个纳米机器人的崭新时代。不过,前途是光明的,过程却是曲折的,纳米机器人要想早日迎来突破性发展,还有很多问题需要解决。

以医疗领域发展为例,时至今日,人们始终无法为纳米机器人找到精准的导航系统,纳米机器人如何在错综复杂的人体中找到目标和出口?这一问题难以解决。此外,纳米机器人的动力驱动技术也还不够完善,虽然现在已经探索出诸如超声波信号、无线电波、X射线、可见光、紫外线、磁场等驱动方式,但仍然只停留在实验室之中,具体应用还不够成熟。

除了技术上的障碍外,技术监管和应用风险同样不容忽视。纳米机器人是要进入人体内的,这就意味着需要更多仪器、更严规范来对技术应用进行管控,同时,纳米机器人在人体内形成的数据信息也涉及用户隐私问题,一方面泄露风险需要有效措施进行预防,另一方面用户在观念上是否接受也需要进行价值普及。

虽然上述问题导致纳米机器人的发展现状有点尴尬,但并非意味着其没有光明未来,相关数据显示,到2020年全球纳米科技产业市场将会增长到758亿美元,这对于纳米机器人来说是一个蓝海广阔的未来市场。伴随着新材料、新技术的不断涌现,只要现有问题能够得到有效解决,笔者相信纳米机器人终将赢得全新的发展。

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