科學(xué)咖啡館：人類將進入納米機器人時代？

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人類將進入納米機器人時代？

說起納米機器人，人們可能會想到好萊塢大片《鋼鐵俠3》：大反派試圖通過納米機器人傳播病毒，進而控制全人類。

納米機器人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。他認為人類未來有可能建造一種分子大小的微型機器，可以把分子甚至單個原子作為建筑構(gòu)件，在非常細小的空間里構(gòu)建物質(zhì)。這意味著，人類可以在底層空間制造任何東西。

納米級的技術(shù)在當時只是一種科學(xué)幻想，但如今已出現(xiàn)在現(xiàn)實世界。

從廣義上來講，只要在納米尺度(一納米等于十億分之一米)能夠進行運動和操作的系統(tǒng)都可以叫做納米機器人。納米機器人是納米生物學(xué)中最具有誘惑力的內(nèi)容，也是當今高新科技的前沿熱點之一。因此，許多國家紛紛制定納米機器人相關(guān)戰(zhàn)略和計劃，投入巨資搶占納米機器人戰(zhàn)略高地。

目前研發(fā)的納米機器人屬于第一代，是生物系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的有機結(jié)合體，這代納米機器人可以注入人體血管內(nèi)，進行健康檢查和疾病治療；第二代納米機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，能夠執(zhí)行復(fù)雜的納米級別的任務(wù)；第三代納米機器人將包含有強人工智能和納米計算機，是一種可以進行人機對話的智能裝置。

順帶一提，2016年度諾貝爾化學(xué)獎授予3位科學(xué)家，以表彰他們“在分子機器的設(shè)計和合成”方面的貢獻。

許多專家強調(diào)：當前最重要、最迫切的就是納米機器人在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。醫(yī)用納米機器人可以注入人體血管內(nèi)，進行血管養(yǎng)護、健康檢查、精準給藥、疾病治療和器官修復(fù)等，還可從基因中除去有害的DNA，或把正常的DNA安裝在基因中，使機體正常運行。在可預(yù)見的未來，被視為當今疑難病癥的癌癥、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。可見納米級別的機器人是醫(yī)療領(lǐng)域的福音。

近年來，醫(yī)用納米機器人的研發(fā)取得不少可喜的成果：

2013年6月，日本東北大學(xué)的科學(xué)家研制出一種由生化驅(qū)動的可以摧毀癌細胞的納米機器人；

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器人：當被光激活后，這種納米機器人可以在數(shù)分鐘內(nèi)鉆入癌細胞并殺死它們；

2018年1月，德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的科學(xué)家研制出一種由電場驅(qū)動的用于醫(yī)學(xué)診斷和藥物開發(fā)的高效納米機器人；

前不久，德國馬普學(xué)會智能系統(tǒng)研究所、中國哈爾濱工業(yè)大學(xué)以及丹麥奧胡斯大學(xué)等機構(gòu)的研究人員研發(fā)出一種表面潤滑的螺旋形磁性納米機器人，并首次實現(xiàn)讓納米機器人繞過眼球表面抵達視網(wǎng)膜且不對組織造成損害。

值得指出的是，醫(yī)用納米機器人目前尚處于研發(fā)試驗階段，還未能進入臨床實用階段。但可以肯定的是，在不久的將來，納米機器人將會給生物醫(yī)學(xué)帶來巨大變革。前不久，美國發(fā)明家雷·科茲威爾博士在接受新聞媒體采訪時指出：醫(yī)用納米機器人將來把人腦和云腦(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。另外他還指出：到2030年，納米機器人將定居在人體內(nèi)，隨著血液循環(huán)遍布人體，成為人機融合的一部分。

除了醫(yī)療領(lǐng)域，納米機器人在其他領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用前景。

在工業(yè)領(lǐng)域，人們可以利用納米機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，能夠讓未來的電子產(chǎn)品變得更微小；人們可以利用納米機器人探測甚至改變油藏特性, 從而突破現(xiàn)有技術(shù)在采收率上的限制，提高油氣開采效率和采收率。

在環(huán)保領(lǐng)域，人們可以將大量納米機器人放入污染水源中，通過設(shè)計好的傳感器和程序讓納米機器人將污染源分解掉，就能解決水污染問題。

在軍事領(lǐng)域，人們可以通過仿生學(xué)技術(shù)將納米機器人的外形改造成昆蟲、鳥類等小型動物的外觀，充當偵察工具，進而收集重要情報。

可以說，納米機器人不僅給社會帶來重大變化，也給人們帶來無限廣闊的想象空間。

需要指出的是，高新科技是把雙刃劍，納米機器人也不例外，尤其是當它應(yīng)用于軍事領(lǐng)域當中。目前，美國、英國、德國、日本、以色列等國已著手從倫理、法律和社會的角度，來研究納米機器人的風險和安全性問題。

有專家預(yù)言：用不了多久，個頭只有分子大小的神奇納米機器人將源源不斷地進入人類的日常生活，人類社會將進入極具前景的新時代——納米機器人時代。中國科學(xué)家周海中教授在1990年發(fā)表的《論機器人》一文中預(yù)言：到21世紀中葉，納米機器人將徹底改變?nèi)祟惖墓ぷ骱蜕罘绞健?/p>

此景可待，未來可期。

（作者為日本東北大學(xué)工學(xué)部研究員）

黃曉秋 來源：中國青年報

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