“納米機器人”是機器人工程學的一種新興科技，納米機器人的研制屬于“分子納米技術(shù)(Molecular nanotechnology，簡稱MNT)”的范疇，它根據(jù)分子水平的生物學原理為設(shè)計原型，設(shè)計制造可對納米空間進行操作的“功能分子器件”。 納米機器人的設(shè)想，是在納米尺度上應用生物學原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機器人，也稱納米機器人。合成生物學對細胞信號傳導與基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)重新設(shè)計，開發(fā)“在體”或“濕”的生物計算機或細胞機器人，從而產(chǎn)生了另種方式的納米機器人技術(shù)。
產(chǎn)生背景
1959年率先提出納米技術(shù)的設(shè)想是諾貝爾獎得主理論物理學家理查德-費曼。他率先提出利用微型機器人治病的想法。用他的話說，就是“吞下外科醫(yī)生”。理查德·費恩曼在一次題目為《在物質(zhì)底層有大量的空間》的演講中提出：將來人類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的原子作為建筑構(gòu)件在非常細小的空間構(gòu)建物質(zhì)，這意味著人類可以在最底層空間制造任何東西。從分子和原子著手改變和組織分子是化學家和生物學家意欲到達的目標。這將使生產(chǎn)程序變得非常簡單，只需將獲取到的大量的分子進行重新組合就可形成有用的物體。
在1959年的演講《在底部有很多空間》中，他提出納米技術(shù)這一想法。雖然沒有使用“納米”這個詞，但他實際上闡述了納米技術(shù)的基本概念。
1990年我國著名學者周海中教授在《論機器人》一文中預言：到二十一世紀中葉，納米機器人將徹底改變?nèi)祟惖膭趧雍蜕罘绞健?br />
2010年7月1日，美國密西西比州的灣港，墨西哥灣“深水地平線”號的漏油被沖上海岸。在應對漏油事故等環(huán)境災難方面，納米機器人的效率遠超過傳統(tǒng)方式。
學術(shù)設(shè)想
納米生物學的設(shè)想，是在納米尺度上應用生物學原理，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象，研制可編程的分子機器人，也稱納米機器人。涉及的內(nèi)容可歸納為以下3個方面：
在納米尺度上了解生物大分子的精細結(jié)構(gòu)及其與功能的聯(lián)系。
在納米尺度上獲得生命信息，例如，利用掃描隧道顯微鏡獲取細胞膜和細胞表面的結(jié)構(gòu)信息等。
納米機器人的研制。納米機器人是納米生物學中最具有誘惑力的內(nèi)容，第一代納米機器人是生物系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的有機結(jié)合體，這種納米機器人可注入人體血管內(nèi)，進行健康檢查和疾病治療。還可以用來進行人體器官的修復工作、作整容手術(shù)、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。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，第三代納米機器人將包含有納米計算機，是一種可以進行人機對話的裝置。
納米尺度調(diào)整殺死變異的癌變細胞，通過外部激光器指引，精確計算找到出輻射超標的癌變細胞，利用先進的生物細胞溶解技術(shù)將可能病變的細胞溶解成化學分子元素，并通過特定傳感器系統(tǒng)精確的核查后，將細胞組分成功進入健康細胞中，完成壞死細胞與成功健康細胞的轉(zhuǎn)換。
技術(shù)原理
納米生物學的產(chǎn)生是與SPM的發(fā)明和在生命科學中的應用分不開的。生命過程是已知的物理、化學過程中最復雜的事情。不同于宏觀生物學，納米生物學是從微觀的角度來觀察生命現(xiàn)象、并以對分子的操縱和改性為目標的。納米生物學發(fā)展時間不長就已經(jīng)取得了可喜的成績。生物科學家在納米生物學領(lǐng)域提出了許多富有挑戰(zhàn)性的新觀念。納米生物學的加工技術(shù)可以向生物細胞學習。
事實上，每一個細胞都是一個活生生的納米技術(shù)應用的實例：細胞不僅將燃料轉(zhuǎn)化為能量，而且按照儲存在DNA中的信息來建造和激活蛋白質(zhì)和酶，通過對不同物種的DNA進行重組，基因工程家已經(jīng)學會建造新的這類納米工具，例如用細菌細胞來生產(chǎn)醫(yī)用激素。科學家根據(jù)分子病理學的原理已經(jīng)研制出各種各樣的可以進入人體微觀世界行走的納米機器人，有望用于清除有害物質(zhì)、修復損壞基因、激活細胞能量、維護人體健康和延長人類壽命。醫(yī)用納米機器人目前還處在試驗階段。
應用領(lǐng)域
納米技術(shù)的大膽應用設(shè)想還包括：利用納米機器將獲取的碳原子逐個組織起來，變成精美的金剛石；將二氧化物分子重新分解為原來的組成部分；在人血中放入納米巡航工具，它能自動尋找沉積于靜脈血管壁上的膽固醇，然后將它們一一分解；將來納米機器能夠把草地上剪下來的草變成面包……在完全意義上講，世上每一個現(xiàn)實存在的物體無論是電腦還是奶酪都是由分子組成的；
在理論上，納米機器可以構(gòu)建所有的物體，當然從理論到真正實現(xiàn)應用是不能等同的。
但納米機械專家已經(jīng)表明，實現(xiàn)納米技術(shù)的應用是可行的。在掃描隧道顯微鏡幫助下，納米機械專家已經(jīng)能將獨立的原子安排成自然界從未有的結(jié)構(gòu)。此外，納米機械專家還設(shè)計出了只由幾個分子組成的微小齒輪和馬達。（切勿將這些齒輪和馬達與那些由數(shù)以百萬計分子組成的用傳統(tǒng)技術(shù)構(gòu)建的微小齒輪和馬達相混淆，這些機器同未來制造的機器相比較實在是太巨大了）。
25年內(nèi)，納米技術(shù)學家期望實現(xiàn)這些存在于科學陳列室中的想法，創(chuàng)造出真實的、可以工作的納米機器。這些納米機器有微小的“手指”可以精巧地處理各種分子；有微小的“電腦”來指揮“手指”如何操作。“手指”可能由碳納米管制造，它的強度是鋼的100倍，細度是頭發(fā)絲的五萬分之一。“電腦”可能由碳納米管制造，這些碳納米管既能做晶體管又能做連接它們的導線。“電腦”也可能由DNA制造，用適當?shù)能浖妥銐虻撵`巧性進行武裝的納米機器人可以構(gòu)建任何物質(zhì)。
納米機器人執(zhí)行任何任務，包括自身復制，都必須動用大量的納米機器。血液里可能存在數(shù)以百萬計的納米機器人；在每一個有毒廢物地點可能需要數(shù)以萬億計的納米機器人，要制造一輛汽車可能要調(diào)動數(shù)以100億億計的納米機器人同時工作。然而，沒有一個生產(chǎn)線能生產(chǎn)如此巨大數(shù)量的納米機器人。
但是，納米科學家眼中的納米機器可以做到這點。他們設(shè)計的納米機器人可以完成兩件事：執(zhí)行它們的主要任務和制造出它們自身完美的復制體。如果第一個納米機器人能夠制造出兩個復制體，這兩個復制體每個又可制造出兩個自己的復制體，很快就可以獲得數(shù)萬億個納米機器人。
但是，假如納米機器人忘記停止復制，會發(fā)生什么？如果沒有一些內(nèi)建的停止信號，納米機器人忘記停止復制，這種災難的可能后果將會是無法計算的。納米機器人在人體內(nèi)快速復制，能夠比癌癥擴散還要快地布滿正常組織；一個發(fā)瘋的制造食物機器人能夠把地球的整個生物圈變成一塊巨大的奶酪。
納米技術(shù)學家沒有回避危險，但是他們相信他們能控制災難的發(fā)生。其中一個辦法是設(shè)計出一種軟件程序使納米機器人在復制數(shù)代后自我摧毀。另一種辦法是設(shè)計出一種只在特定條件下復制的機器人，例如只有在有毒化學物質(zhì)以較高濃度出現(xiàn)時機器人才能復制，或者在一個很窄的溫度和濕度范圍內(nèi)機器人才能復制。
就像電腦病毒的傳播一樣，所有以上這些努力都無法阻止那些不懷好意的人有意釋放某種納米機器人作為害人武器。事實上，一些批評家指出納米技術(shù)可能的危險要大于它的益處。然而，僅僅這些利益就已經(jīng)太具誘惑力了，納米技術(shù)必將超過電子計算機和基因制藥而成為新世紀的技術(shù)發(fā)展方向。世界可能會需要一個納米技術(shù)免疫系統(tǒng)，這個系統(tǒng)中納米機器人警察不斷地在微觀世界中同那些不懷好意的機器人進行戰(zhàn)斗。
研究進展
納米機器人，外形仿照大腸桿菌?？茖W家將在2015年進行臨床試驗。納米技術(shù)研究領(lǐng)域的科學家積極探索這項技術(shù)在其他方面的應用，例如水處理或者環(huán)境治理。將來可能會操控數(shù)百萬個納米機器人，讓它們穿過被污染的水域，尋找和處理污染物而后將它們收集在一起。
在治療心臟病時，納米機器人將穿過一根直徑2到3毫米的導管，進入需要治療的特定部位。這種導管技術(shù)也可用于大腦以及其他部位，例如腸道和尿道。進入這些部位的最大難度就是一定要達到極高的精確度。出于這個原因，納米技術(shù)長久以來一直被譽為未來對抗癌癥的最理想武器。
納米機器人在絕對無塵室制造，防止它們感染細菌。這種制造方式在很大程度上與電腦芯片類似。尼爾森指出這一次的成功測試給了他們很大鼓勵，促使他們探索納米機器人的其他應用，例如治療心臟病。
科學家在極為脆弱的環(huán)境下對納米機器人進行活體測試，這個極為脆弱的環(huán)境便是眼睛。測試中，它們穿過玻璃體——充滿視網(wǎng)膜與晶體之間眼球的無色透明膠狀物質(zhì)——將藥物送入視網(wǎng)膜，治療與衰老有關(guān)的疾病，例如黃斑變性。黃斑變性可導致失明。
爾森的納米機器人可能并不攜帶一把微型手術(shù)刀，但它們擁有一些非常獨特的東西。它們的外形仿照大腸桿菌，利用被稱之為“鞭毛”的旋轉(zhuǎn)尾巴驅(qū)動身體前行。
個裝有大腸桿菌的培養(yǎng)皿。細菌擁有一個回轉(zhuǎn)馬達?，F(xiàn)在，我們還無法制造這種馬達，我們沒有這方面的技術(shù)，但我們能夠借助磁場實現(xiàn)相同的目的。我們采用了鞭毛的設(shè)計，對其進行磁化，允許機器人游動。
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