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小身板驅動大時代,納米機器人引領未來新發展

近年來,納米機器人逐漸出現在我們視野之中,在醫療和軍事兩大領域的應用帶領下,正在迎來全面的發展。未來隨著新材料、新技術的不斷湧現,以及現有問題的不斷解決,納米機器人將徹底改變人類的生產和生活方式。

當前,機器人作為全球發展的熱門話題,人們對其的研究和探索工作,一直都在火熱進行中,不管是對技術本身,還是在應用領域,大家都在找尋機器人發展的更多可能性。近年來,隨著納米技術和生物技術的不斷發展,人們開始將機器人的發展目光投向微觀領域,納米機器人的應運而生,給我們的生產和生活帶來了革命性的改變。

納米機器人開啟新時代

納米機器人又叫可編程分子機器人,它的研製屬於分子仿生學範疇,其根據分子水平的生物學原理設計製造,能夠在納米空間內進行控制與操作。作為機器人工程學的一項新科技,納米機器人概念的提出始於1959年,雖然提出時間不晚,但直到上世紀90年代納米技術的興起,才帶動了其研發與應用的起步。

進入新世紀以來,納米機器人的研發成果已有所顯現,人們對於其應用表現充滿期待。

在軍事領域,人們希望藉助納米機器人完成情報偵查、戰場救治、武器升級等任務,將現有的戰爭往技術化、小型化方向引領;在工業領域,人們希望利用納米機器人製作微型晶元,從而推動未來電子產品的微型化發展;在環保領域,人們希望藉助納米機器人監測和防止污染問題;在醫療領域,人們希望利用納米機器人解決現有的醫療難題,改變醫療發展局面......

可以說,納米機器人在未來不僅能給社會帶來重大變化,也給人們帶來了無限想像空間。也難怪我國學者早在1990年就發出預言:「到二十一世紀中葉,納米機器人將徹底改變人類的勞動和生活方式。」

兩大方向引領當前發展

縱觀納米機器人的發展歷程,大致可以分為三個階段,既生物系統和機械系統結合階段、原子或分子直接裝配階段,以及納米晶元植入實現人機交互階段。眼下,納米機器人的發展正處於第二階段向第三階段的過渡時期。

在這一時期內,雖然納米機器人的潛在應用十分廣泛,但比較而言,應用最多的只有兩個領域,一個是醫療領域,另外一個便是軍事領域,這兩大方向的研發應用正引領著當前技術的發展。

在醫療方面,目前以美國、日本、歐洲等國家的科研院所為主力,已經取得了一定的研發成果。

2006年,日本東京大學成功將兩個分子機器人組裝在一起,形成了一個分子機器複合體,以紫外線和可見光為動力來源;之後,另一所高校東北大學利用縮氨酸蛋白質微片,製作出可以在細胞膜上移動並可進入細胞內的納米機器人;

而自2010年以來,美國哥倫比亞大學成功研製出一種DNA分子構成的納米蜘蛛機器人;佛羅里達大學研製出一款能夠100%殺滅丙肝病毒的納米機器人;伊利諾伊大學將真菌所產生的孢子和石墨烯量子點結合在一起,製造出了一種微型生物機器人;俄亥俄州立大學研發了運用於DNA的3D運動納米機器人。

此外,包括德國、以色列、瑞士等多個國家都已經研發出了用於醫療的納米機器人,我國雖然研發工作開展不多,但在部分領域也達到了國際先進水平。

在軍事方面,納米機器人的研發主要用於兩種用途,一種是微型化情報監控與偵察,還有一種是直接用作武器技術裝備。當前,主要軍事大國都在積極進行納米機器人的研發,並已成功研製出幾十種納米元器件,相關的試驗部隊也在進行緊鑼密鼓的實踐和測驗。據有關專家預測,到2025年,軍用級納米機器人就將研製成功,屆時,其將對國際政治軍事形勢帶來強烈衝擊。

未來這些問題有待解決

在醫療和軍事兩方面的應用引領下,其他領域的應用也將不斷拓展,未來人們將進入一個納米機器人的嶄新時代。不過,前途是光明的,過程卻是曲折的,納米機器人要想早日迎來突破性發展,還有很多問題需要解決。

以醫療領域發展為例,時至今日,人們始終無法為納米機器人找到精準的導航系統,納米機器人如何在錯綜複雜的人體中找到目標和出口?這一問題難以解決。此外,納米機器人的動力驅動技術也還不夠完善,雖然現在已經探索出諸如超聲波信號、無線電波、X射線、可見光、紫外線、磁場等驅動方式,但仍然只停留在實驗室之中,具體應用還不夠成熟。

除了技術上的障礙外,技術監管和應用風險同樣不容忽視。納米機器人是要進入人體內的,這就意味著需要更多儀器、更嚴規範來對技術應用進行管控,同時,納米機器人在人體內形成的數據信息也涉及用戶隱私問題,一方面泄露風險需要有效措施進行預防,另一方面用戶在觀念上是否接受也需要進行價值普及。

雖然上述問題導致納米機器人的發展現狀有點尷尬,但並非意味著其沒有光明未來,相關數據顯示,到2020年全球納米科技產業市場將會增長到758億美元,這對於納米機器人來說是一個藍海廣闊的未來市場。伴隨著新材料、新技術的不斷湧現,只要現有問題能夠得到有效解決,筆者相信納米機器人終將贏得全新的發展。


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