厲害了！納米機(jī)器人

黃曉秋

近日，美國賓夕法尼亞大學(xué)和康奈爾大學(xué)的研究人員利用最新的納米技術(shù)，在幾個星期內(nèi)創(chuàng)造出了一支由百萬計納米機(jī)器人組成的大軍。研究人員向機(jī)器人的太陽能電池上發(fā)射激光，為其供電，隨后鉑會膨脹而鈦保持剛性，導(dǎo)致機(jī)器人腿部收縮。太陽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，也開發(fā)出一種由電磁驅(qū)動的納米機(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，未來有望為化療、放療和免疫療法無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)揮越來越重要的作用。

由 來

“納米機(jī)器人”（nanorobots）的概念，最早是由美國物理學(xué)家、諾貝爾獎獲得者理查德·費曼教授于1959年提出的。他認(rèn)為，人類未來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)時只是一種科學(xué)幻想，但如今已出現(xiàn)在現(xiàn)實世界。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、制造可對納米空間進(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)人工智能和納米計算機(jī)，是一種可以進(jìn)行“人機(jī)對話”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之一，不少國家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者計劃，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)見的未來，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，人類將會減少疾病所帶來的痛苦，人的壽命也將得到延長。

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，英國杜倫大學(xué)、美國萊斯大學(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，中國國家納米科學(xué)中心與美國亞利桑那州立大學(xué)合作，實現(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藥物輸運功能。這項成果被評為2018年度“中國科學(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)試驗階段，還未能進(jìn)入臨床實用階段，但可以肯定的是，在不久的將來，它將會給生物醫(yī)學(xué)帶來巨大變革。

前不久，美國發(fā)明家及未來學(xué)家雷·科茲威爾博士在接受采訪時指出：醫(yī)用納米機(jī)器人將會把人腦和云腦（云計算系統(tǒng)）連接起來，屆時就可提高人類智力和延長人類壽命。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)家及未來學(xué)家尤瓦爾·赫拉利教授在《未來簡史》一書中也認(rèn)為，可以在血管中放進(jìn)500萬個納米機(jī)器人，這些機(jī)器人的作用就是即時監(jiān)測人體的異常。

軍 用

地區(qū)形勢風(fēng)起云涌，到底什么科技能夠像核武器一樣，對未來軍事產(chǎn)生革命性的影響？美國物理學(xué)家、“氫彈之父”愛德華·泰勒教授，早在20世紀(jì)80年代就預(yù)言：哪個國家率先掌握納米機(jī)器人技術(shù)，就一定會在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·契奇科夫少將也預(yù)言：軍用納米機(jī)器人離我們的戰(zhàn)場并不遙遠(yuǎn)，它們在世界范圍內(nèi)將引領(lǐng)一場真正意義的戰(zhàn)爭革命，同時將推進(jìn)作戰(zhàn)模式、作戰(zhàn)理念、作戰(zhàn)方法的根本改變。據(jù)軍事問題專家推算，軍用納米機(jī)器人預(yù)計到2025年就會研制成功。

美國、俄羅斯、以色列等軍事大國，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”將在一些實驗室或生產(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。未來的軍事力量及未來的戰(zhàn)爭，都將越來越取決于一個國家在新式武器研發(fā)中的科技含量。那種完全依靠人海戰(zhàn)術(shù)的戰(zhàn)爭將一去不復(fù)返。因此，軍事問題專家認(rèn)為，軍用納米機(jī)器人將決定21世紀(jì)戰(zhàn)爭的面貌和進(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，通過設(shè)計好的傳感器和程序，讓納米機(jī)器人將污染源分解掉，從而解決水污染問題?？梢哉f，納米機(jī)器人不僅能給社會帶來重大變化，也給人們帶來無限廣闊的想象空間。

有關(guān)專家預(yù)言：用不了多久，個頭只有分子大小的神奇而實用的納米機(jī)器人，將源源不斷地進(jìn)入人類的日常生活。中國科學(xué)家及未來學(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>

毫無疑問，利用納米機(jī)器人造福人類，是科學(xué)家們追逐的一個偉大夢想。