芒果视频

“納(na)(na)米(mi)(mi)機(ji)器人(ren)”是機(ji)器人(ren)工程學的(de)一(yi)種(zhong)新興科技，納(na)(na)米(mi)(mi)機(ji)器人(ren)的(de)研制屬于“分(fen)子納(na)(na)米(mi)(mi)技術(Molecular nanotechnology，簡稱MNT)”的(de)范疇，它根據分(fen)子水平(ping)的(de)生物學原(yuan)理為設計原(yuan)型，設計制造可(ke)對納(na)(na)米(mi)(mi)空間進行(xing)操作(zuo)的(de)“功能分(fen)子器件”。

納(na)米機(ji)器人的(de)設(she)想，是在納(na)米尺度上應用(yong)生物(wu)學原理，發(fa)現新現象，研制可編(bian)程(cheng)的(de)分子機(ji)器人。合成(cheng)生物(wu)學對(dui)細胞(bao)信號傳導與基因調控網絡(luo)重新設(she)計(ji)(ji)，開發(fa)“在體”或(huo)“濕”的(de)生物(wu)計(ji)(ji)算機(ji)或(huo)細胞(bao)機(ji)器人，從而產生了另(ling)種方式(shi)的(de)納(na)米機(ji)器人技術。

產生背景

1959年率先(xian)提出納(na)米技術的(de)設想是(shi)諾貝爾獎得主理論物(wu)(wu)理學(xue)家理查德(de)·費曼。他(ta)率先(xian)提出利用(yong)微型機器(qi)人治病的(de)想法。用(yong)他(ta)的(de)話(hua)說，就是(shi)“吞下(xia)外(wai)科(ke)醫生”。理查德(de)·費恩曼在(zai)(zai)一(yi)次(ci)題為《在(zai)(zai)物(wu)(wu)質底層有大(da)量的(de)空(kong)間》的(de)演講(jiang)中(zhong)提出：將來人類有可能建造一(yi)種分子大(da)小的(de)微型機器(qi)，可以(yi)把(ba)分子甚至單(dan)個(ge)的(de)原(yuan)子作為建筑構件(jian)在(zai)(zai)非常細小的(de)空(kong)間構建物(wu)(wu)質，這意味著人類可以(yi)在(zai)(zai)最底層空(kong)間制造任何東(dong)西。從(cong)分子和(he)原(yuan)子著手改變和(he)組(zu)織分子是(shi)化學(xue)家和(he)生物(wu)(wu)學(xue)家意欲到達(da)的(de)目(mu)標。這將使生產程(cheng)序(xu)變得非常簡單(dan)，只需將獲取(qu)到的(de)大(da)量的(de)分子進行(xing)重新組(zu)合(he)就可形成有用(yong)的(de)物(wu)(wu)體(ti)。

在1959年(nian)的演講《在底(di)部有很多空間》中，他(ta)提出納(na)(na)米(mi)技(ji)術(shu)這一想法。雖然沒有使(shi)用“納(na)(na)米(mi)”這個詞，但(dan)他(ta)實際上(shang)闡(chan)述了(le)納(na)(na)米(mi)技(ji)術(shu)的基本概念。

1990年，我(wo)國著名學者周海中教授在《論機器人》一文中預言：到二(er)十一世(shi)紀中葉，納米(mi)機器人將徹底改變人類(lei)的勞(lao)動(dong)和(he)生活方(fang)式。

2010年7月1日(ri)，美國(guo)密西西比州(zhou)的(de)(de)灣港，墨西哥(ge)灣“深(shen)水地平(ping)線(xian)”號(hao)的(de)(de)漏油(you)被沖上(shang)海岸。在應(ying)對漏油(you)事(shi)故等環(huan)境(jing)災難方面，納米(mi)機器人的(de)(de)效率(lv)遠遠超過傳統方式。

學術設想

納(na)米(mi)生物(wu)學(xue)的設想(xiang)，是在納(na)米(mi)尺度上(shang)應用生物(wu)學(xue)原理(li)，發(fa)現新現象，研制可編(bian)程的分子機器(qi)人，也稱納(na)米(mi)機器(qi)人。涉及的內容可歸納(na)為以下4個(ge)方面：

在納米尺度上了(le)解(jie)生物(wu)大分子的精細結(jie)構及(ji)其與(yu)功能的聯系。

在納米尺度上獲得生命信息(xi)，例如，利用掃描隧道(dao)顯微(wei)鏡獲取細胞(bao)(bao)膜和(he)細胞(bao)(bao)表面的(de)結構信息(xi)等。

納米(mi)(mi)(mi)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)的(de)(de)研制。納米(mi)(mi)(mi)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)是納米(mi)(mi)(mi)生(sheng)物學中最具有誘惑力的(de)(de)內(nei)容(rong)，第(di)一代(dai)(dai)納米(mi)(mi)(mi)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)是生(sheng)物系統(tong)(tong)和機(ji)(ji)(ji)械系統(tong)(tong)的(de)(de)有機(ji)(ji)(ji)結合體(ti)，這種納米(mi)(mi)(mi)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)可注入人(ren)(ren)體(ti)血管內(nei)，進(jin)行健康(kang)檢查和疾病治療(liao)。還(huan)可以(yi)用來進(jin)行人(ren)(ren)體(ti)器(qi)(qi)官的(de)(de)修復工作、作整(zheng)容(rong)手(shou)術、從基(ji)(ji)因(yin)中除去有害的(de)(de)DNA，或(huo)(huo)把正常的(de)(de)DNA安裝在(zai)基(ji)(ji)因(yin)中，使機(ji)(ji)(ji)體(ti)正常運行。第(di)二代(dai)(dai)納米(mi)(mi)(mi)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)是直接從原子(zi)(zi)或(huo)(huo)分(fen)子(zi)(zi)裝配成具有特定功(gong)能的(de)(de)納米(mi)(mi)(mi)尺度的(de)(de)分(fen)子(zi)(zi)裝置(zhi)(zhi)，第(di)三代(dai)(dai)納米(mi)(mi)(mi)機(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)將包含有納米(mi)(mi)(mi)計算(suan)機(ji)(ji)(ji)，是一種可以(yi)進(jin)行人(ren)(ren)機(ji)(ji)(ji)對話(hua)的(de)(de)裝置(zhi)(zhi)。

納米尺度(du)調整(zheng)殺死(si)變異的癌變細(xi)胞(bao)(bao)，通(tong)過(guo)(guo)外部激光(guang)器指引，精(jing)確計算(suan)找(zhao)到(dao)出(chu)輻射(she)超標的癌變細(xi)胞(bao)(bao)，利(li)用(yong)先進(jin)的生物細(xi)胞(bao)(bao)溶解(jie)技術將可(ke)能病變的細(xi)胞(bao)(bao)溶解(jie)成(cheng)化(hua)學分子元素，并(bing)通(tong)過(guo)(guo)特定傳感器系統精(jing)確的核查后，將細(xi)胞(bao)(bao)組分成(cheng)功進(jin)入健康(kang)細(xi)胞(bao)(bao)中，完成(cheng)壞死(si)細(xi)胞(bao)(bao)與成(cheng)功健康(kang)細(xi)胞(bao)(bao)的轉換。

技術原理

納(na)(na)米生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)產(chan)生(sheng)(sheng)是(shi)與SPM的(de)(de)發明和(he)在生(sheng)(sheng)命科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)中的(de)(de)應用分不開的(de)(de)。生(sheng)(sheng)命過(guo)(guo)程是(shi)已知的(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)理、化學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)過(guo)(guo)程中最復雜的(de)(de)事情。不同于宏觀生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)，納(na)(na)米生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)是(shi)從微觀的(de)(de)角度(du)來觀察生(sheng)(sheng)命現(xian)象、并以對分子的(de)(de)操縱和(he)改性(xing)為目標(biao)的(de)(de)。納(na)(na)米生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)發展(zhan)時間不長(chang)就(jiu)已經取得了(le)可喜的(de)(de)成(cheng)績。生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)科(ke)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)家在納(na)(na)米生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)領域提出了(le)許多(duo)富有挑戰性(xing)的(de)(de)新觀念。納(na)(na)米生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)的(de)(de)加(jia)工技術可以向生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)細胞(bao)學(xue)(xue)(xue)(xue)(xue)習。

事實上，每一(yi)個細胞(bao)都是一(yi)個活(huo)生生的(de)(de)納(na)(na)米(mi)技術應用(yong)的(de)(de)實例：細胞(bao)不(bu)僅(jin)將燃料(liao)轉化為能(neng)量，而且按(an)照儲存在(zai)(zai)DNA中的(de)(de)信息(xi)來(lai)建(jian)造(zao)和激活(huo)蛋白質(zhi)和酶，通(tong)過對(dui)不(bu)同物種的(de)(de)DNA進行重組，基因工程家已經學(xue)會建(jian)造(zao)新的(de)(de)這類納(na)(na)米(mi)工具，例如用(yong)細菌細胞(bao)來(lai)生產醫用(yong)激素。科學(xue)家根據分子病理學(xue)的(de)(de)原(yuan)理已經研制出各(ge)種各(ge)樣的(de)(de)可以進入人體微觀世界行走的(de)(de)納(na)(na)米(mi)機器人，有望用(yong)于清除有害物質(zhi)、修復(fu)損(sun)壞基因、激活(huo)細胞(bao)能(neng)量、維(wei)護人體健康和延長人類壽命。醫用(yong)納(na)(na)米(mi)機器人還處在(zai)(zai)試驗階段。

應用領域

納米(mi)技術的大膽(dan)應用設想(xiang)還包(bao)括(kuo)：利(li)用納米(mi)機器(qi)將(jiang)獲取的碳原子逐(zhu)個組織起來(lai)，變成(cheng)精美(mei)的金(jin)剛(gang)石；將(jiang)二氧化物(wu)(wu)分(fen)子重新分(fen)解(jie)為(wei)原來(lai)的組成(cheng)部分(fen)；在(zai)人血中(zhong)放入納米(mi)巡(xun)航工具(ju)，它(ta)能(neng)自動尋找沉積于靜脈血管壁上的膽(dan)固醇(chun)，然后將(jiang)它(ta)們一一分(fen)解(jie)；將(jiang)來(lai)納米(mi)機器(qi)能(neng)夠(gou)把草地上剪下來(lai)的草變成(cheng)面(mian)包(bao)……在(zai)完(wan)全意(yi)義(yi)上講，世上每一個現(xian)實存(cun)在(zai)的物(wu)(wu)體無論是(shi)電腦還是(shi)奶酪都是(shi)由分(fen)子組成(cheng)的；

在理(li)論上，納米(mi)機器可以構(gou)建(jian)所有(you)的(de)物體(ti)。

當然(ran)從(cong)理論到真(zhen)正實(shi)現應用是不(bu)能等同的(de)(de)，但(dan)納(na)米(mi)機(ji)(ji)械(xie)專家已經表明，實(shi)現納(na)米(mi)技術的(de)(de)應用是可行的(de)(de)。在(zai)掃描隧道(dao)顯微鏡(jing)幫(bang)助(zhu)下(xia)，納(na)米(mi)機(ji)(ji)械(xie)專家已經能將獨立的(de)(de)原子安排成自(zi)然(ran)界從(cong)未(wei)有的(de)(de)結構(gou)。此外，納(na)米(mi)機(ji)(ji)械(xie)專家還設計出(chu)了只由幾(ji)個(ge)分(fen)子組(zu)成的(de)(de)微小(xiao)齒輪(lun)(lun)和(he)馬達(da)。（切勿將這些齒輪(lun)(lun)和(he)馬達(da)與(yu)那些由數以百萬計分(fen)子組(zu)成的(de)(de)用傳(chuan)統技術構(gou)建(jian)的(de)(de)微小(xiao)齒輪(lun)(lun)和(he)馬達(da)相混淆，這些機(ji)(ji)器同未(wei)來制造的(de)(de)機(ji)(ji)器相比較實(shi)在(zai)是太(tai)巨大了）。

25年內，納米(mi)(mi)技(ji)術學家期望(wang)實現這(zhe)些存(cun)在(zai)于科(ke)學陳列室中(zhong)的(de)想法(fa)，創造出真實的(de)、可以(yi)工作的(de)納米(mi)(mi)機器。這(zhe)些納米(mi)(mi)機器有微小(xiao)(xiao)的(de)“手(shou)指”可以(yi)精巧地處理(li)各種分(fen)(fen)子(zi)；有微小(xiao)(xiao)的(de)“電(dian)腦”來指揮“手(shou)指”如何操作。“手(shou)指”可能(neng)由碳納米(mi)(mi)管制(zhi)造，它的(de)強(qiang)度(du)是鋼的(de)100倍，細度(du)是頭發絲的(de)五萬分(fen)(fen)之(zhi)一。“電(dian)腦”可能(neng)由碳納米(mi)(mi)管制(zhi)造，這(zhe)些碳納米(mi)(mi)管既(ji)能(neng)做晶體管又(you)能(neng)做連接(jie)它們的(de)導線。“電(dian)腦”也可能(neng)由DNA制(zhi)造，用(yong)適當的(de)軟件(jian)和足夠(gou)的(de)靈(ling)巧性進行武裝的(de)納米(mi)(mi)機器人可以(yi)構建任何物(wu)質。

納(na)米(mi)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)執行任何任務(wu)，包括自身復制，都必須動(dong)用大(da)量(liang)(liang)的納(na)米(mi)機(ji)器(qi)(qi)。血液里可(ke)能存在(zai)數(shu)以百萬計(ji)的納(na)米(mi)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)；在(zai)每一(yi)個有毒廢物地(di)點可(ke)能需要數(shu)以萬億計(ji)的納(na)米(mi)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)，要制造一(yi)輛汽車可(ke)能要調動(dong)數(shu)以100億億計(ji)的納(na)米(mi)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)同時工(gong)作。然而，沒有一(yi)個生產(chan)線(xian)能生產(chan)如此巨大(da)數(shu)量(liang)(liang)的納(na)米(mi)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)。

但是，納(na)米科學家(jia)眼(yan)中的納(na)米機(ji)器可(ke)以做(zuo)到(dao)這(zhe)點。他(ta)們設計的納(na)米機(ji)器人可(ke)以完(wan)成兩(liang)件事：執行它們的主要(yao)任務和制(zhi)(zhi)造(zao)出它們自身(shen)完(wan)美的復(fu)制(zhi)(zhi)體。如果第一個(ge)(ge)(ge)納(na)米機(ji)器人能夠制(zhi)(zhi)造(zao)出兩(liang)個(ge)(ge)(ge)復(fu)制(zhi)(zhi)體，這(zhe)兩(liang)個(ge)(ge)(ge)復(fu)制(zhi)(zhi)體每個(ge)(ge)(ge)又可(ke)制(zhi)(zhi)造(zao)出兩(liang)個(ge)(ge)(ge)自己的復(fu)制(zhi)(zhi)體，很快就可(ke)以獲得(de)數萬(wan)億個(ge)(ge)(ge)納(na)米機(ji)器人。

但是(shi)，假如(ru)納米(mi)機器(qi)(qi)人(ren)忘(wang)(wang)記停(ting)止(zhi)復(fu)制(zhi)，會(hui)發生什么？如(ru)果沒有(you)一些內(nei)建的(de)(de)停(ting)止(zhi)信號，納米(mi)機器(qi)(qi)人(ren)忘(wang)(wang)記停(ting)止(zhi)復(fu)制(zhi)，這種災難的(de)(de)可能(neng)(neng)后(hou)果將會(hui)是(shi)無法(fa)計算的(de)(de)。納米(mi)機器(qi)(qi)人(ren)在(zai)人(ren)體(ti)內(nei)快(kuai)速復(fu)制(zhi)，能(neng)(neng)夠比癌癥擴(kuo)散(san)還要(yao)快(kuai)地(di)布滿正常組(zu)織(zhi)；一個發瘋的(de)(de)制(zhi)造食物機器(qi)(qi)人(ren)能(neng)(neng)夠把地(di)球的(de)(de)整個生物圈變成(cheng)一塊(kuai)巨大的(de)(de)奶酪。

納米(mi)(mi)技術學(xue)家沒有回(hui)避危險，但是他(ta)(ta)們相信他(ta)(ta)們能控制(zhi)災難的(de)發生(sheng)。其中(zhong)一(yi)(yi)個辦法是設(she)(she)計出(chu)一(yi)(yi)種軟(ruan)件程序使納米(mi)(mi)機器人(ren)(ren)在(zai)復制(zhi)數(shu)代后自我摧(cui)毀。另一(yi)(yi)種辦法是設(she)(she)計出(chu)一(yi)(yi)種只(zhi)(zhi)在(zai)特定條件下復制(zhi)的(de)機器人(ren)(ren)，例(li)如只(zhi)(zhi)有在(zai)有毒化學(xue)物質以較高濃度(du)(du)出(chu)現時機器人(ren)(ren)才能復制(zhi)，或(huo)者(zhe)在(zai)一(yi)(yi)個很窄(zhai)的(de)溫度(du)(du)和濕度(du)(du)范圍內機器人(ren)(ren)才能復制(zhi)。

就像電腦病毒(du)的(de)(de)傳(chuan)播一樣，所有(you)(you)以上(shang)這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)努力(li)都無法阻止(zhi)那(nei)些(xie)(xie)不(bu)(bu)懷好(hao)意的(de)(de)人(ren)(ren)有(you)(you)意釋放某種(zhong)納(na)米(mi)(mi)(mi)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)作為害人(ren)(ren)武器(qi)(qi)。事實上(shang)，一些(xie)(xie)批評(ping)家指(zhi)出納(na)米(mi)(mi)(mi)技術(shu)可能的(de)(de)危險要大于它(ta)的(de)(de)益處。然而，僅僅這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)利益就已經太(tai)具(ju)誘(you)惑力(li)了，納(na)米(mi)(mi)(mi)技術(shu)必將超過電子計(ji)算機(ji)(ji)和基因(yin)制藥而成為新世紀的(de)(de)技術(shu)發展方向(xiang)。世界(jie)(jie)可能會需要一個(ge)納(na)米(mi)(mi)(mi)技術(shu)免疫系統，這(zhe)(zhe)個(ge)系統中納(na)米(mi)(mi)(mi)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)警(jing)察不(bu)(bu)斷(duan)地在微(wei)觀世界(jie)(jie)中同那(nei)些(xie)(xie)不(bu)(bu)懷好(hao)意的(de)(de)機(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)進行(xing)戰斗。

中國應用

中國人也可以像擺棋子一(yi)樣擺弄原子了(le)(le)。記者從中科院(yuan)獲悉(xi)，一(yi)臺能夠在(zai)納(na)米(mi)尺度上(shang)(shang)操作(zuo)的機(ji)器(qi)人系統樣機(ji)由中國科學院(yuan)沈陽(yang)自(zi)動化(hua)所研制(zhi)成功(gong)，并通過了(le)(le)國家(jia)“863”自(zi)動化(hua)領域智能機(ji)器(qi)人專家(jia)組的驗收。在(zai)一(yi)個(ge)(ge)(ge)演示中，沈陽(yang)自(zi)動化(hua)所的研究(jiu)人員操縱(zong)“納(na)米(mi)微(wei)操作(zuo)機(ji)器(qi)人”，在(zai)一(yi)塊硅基(ji)片上(shang)(shang)1×2微(wei)米(mi)的區域上(shang)(shang)清(qing)晰刻出“SIA”3個(ge)(ge)(ge)英文字母（沈陽(yang)自(zi)動化(hua)所的縮寫）；另一(yi)個(ge)(ge)(ge)演示顯示，在(zai)一(yi)個(ge)(ge)(ge)5×5微(wei)米(mi)的硅基(ji)片上(shang)(shang)，操作(zuo)者將一(yi)個(ge)(ge)(ge)4微(wei)米(mi)長、100納(na)米(mi)粗細的碳納(na)米(mi)管準確移動到一(yi)個(ge)(ge)(ge)刻好的溝(gou)槽里(li)。

納米微操作(zuo)機器(qi)人在10×10微米的(de)基片(pian)上刻出的(de)字樣

測(ce)試(shi)顯(xian)示(shi)，在(zai)(zai)(zai)刻畫操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)中，這(zhe)(zhe)臺納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)微操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)在(zai)(zai)(zai)512個(ge)像(xiang)素寬度(du)的(de)(de)(de)(de)顯(xian)示(shi)區域里(li)，重復定(ding)位誤(wu)差小于(yu)5個(ge)像(xiang)素，精度(du)達(da)(da)1%以(yi)(yi)上(shang)；在(zai)(zai)(zai)移(yi)動(dong)納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)碳管的(de)(de)(de)(de)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)中，重復定(ding)位精度(du)達(da)(da)到(dao)30納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)；而在(zai)(zai)(zai)基于(yu)路(lu)標的(de)(de)(de)(de)定(ding)位測(ce)試(shi)中，其(qi)定(ding)位誤(wu)差小于(yu)4納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)。專家解(jie)釋，1納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)是10^-9米(mi)(mi)(mi)，大約(yue)等(deng)于(yu)10個(ge)氬原子并列成(cheng)(cheng)(cheng)一條直線的(de)(de)(de)(de)長度(du)。在(zai)(zai)(zai)納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)尺度(du)上(shang)的(de)(de)(de)(de)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)，被稱為“納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)微操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)”，是納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)重要內容，其(qi)目的(de)(de)(de)(de)是在(zai)(zai)(zai)納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)尺度(du)上(shang)按人(ren)(ren)(ren)的(de)(de)(de)(de)意(yi)愿(yuan)對(dui)納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)材料實(shi)現(xian)移(yi)動(dong)、整形、刻畫以(yi)(yi)及(ji)裝配等(deng)工(gong)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)。納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)微操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)始于(yu)20世(shi)紀80年代，IBM的(de)(de)(de)(de)科學(xue)家1989年利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)掃描式隧道顯(xian)微鏡（STM）操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)35個(ge)氙原子在(zai)(zai)(zai)鎳金屬表面拼出I－B－M三(san)個(ge)字(zi)母，成(cheng)(cheng)(cheng)為轟(hong)動(dong)世(shi)界(jie)的(de)(de)(de)(de)新(xin)聞(wen)，開了納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)微操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)先河。從此(ci)，納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)技(ji)術作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)為一個(ge)重要的(de)(de)(de)(de)戰略發(fa)展方(fang)(fang)向(xiang)吸引(yin)各國競(jing)相(xiang)展開研(yan)究(jiu)(jiu)。該項目研(yan)究(jiu)(jiu)人(ren)(ren)(ren)員介紹(shao)，這(zhe)(zhe)臺機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)系統在(zai)(zai)(zai)納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)尺度(du)下(xia)的(de)(de)(de)(de)系統建(jian)模方(fang)(fang)法、三(san)維納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)觀(guan)力獲(huo)取與(yu)(yu)感知(zhi)及(ji)誤(wu)差分析與(yu)(yu)補償(chang)方(fang)(fang)面有(you)(you)很多突破與(yu)(yu)創新(xin)，都達(da)(da)到(dao)世(shi)界(jie)先進(jin)水(shui)平(ping)。據(ju)介紹(shao)，這(zhe)(zhe)種納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)微操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)可廣泛應(ying)用(yong)(yong)(yong)于(yu)納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)科學(xue)實(shi)驗研(yan)究(jiu)(jiu)、生(sheng)物(wu)工(gong)程(cheng)與(yu)(yu)醫學(xue)實(shi)驗研(yan)究(jiu)(jiu)、微納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)科研(yan)教(jiao)學(xue)等(deng)領域。如(ru)生(sheng)物(wu)學(xue)研(yan)究(jiu)(jiu)領域中，使(shi)用(yong)(yong)(yong)納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)微操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)可完成(cheng)(cheng)(cheng)對(dui)細胞(bao)染色體的(de)(de)(de)(de)切割操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)；也可在(zai)(zai)(zai)DNA或分子水(shui)平(ping)上(shang)進(jin)行(xing)生(sheng)化(hua)檢測(ce)及(ji)病(bing)理、生(sheng)理測(ce)試(shi)實(shi)驗研(yan)究(jiu)(jiu)。此(ci)外(wai)這(zhe)(zhe)種機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)在(zai)(zai)(zai)IC工(gong)業中納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)器(qi)(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)裝配與(yu)(yu)加工(gong)方(fang)(fang)面也有(you)(you)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)(yong)前景，如(ru)可以(yi)(yi)利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)它(ta)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)微粒(li)，裝配微/納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)電子器(qi)(qi)件(jian)，甚(shen)至復雜的(de)(de)(de)(de)納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)電路(lu)。這(zhe)(zhe)意(yi)味著(zhu)，未來利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)電路(lu)制成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)電腦和家用(yong)(yong)(yong)電器(qi)(qi)，可以(yi)(yi)“想(xiang)要它(ta)有(you)(you)多小，就能(neng)做多小”，甚(shen)至可以(yi)(yi)“塞進(jin)牙縫”；而未來利(li)(li)用(yong)(yong)(yong)納(na)(na)(na)(na)(na)(na)(na)米(mi)(mi)(mi)操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)技(ji)術制作(zuo)(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)(de)微型(xing)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)，也可以(yi)(yi)鉆(zhan)入人(ren)(ren)(ren)體替(ti)病(bing)人(ren)(ren)(ren)疏通血管，或在(zai)(zai)(zai)肉(rou)眼看不見的(de)(de)(de)(de)微觀(guan)世(shi)界(jie)里(li)，完成(cheng)(cheng)(cheng)人(ren)(ren)(ren)們自己(ji)不可能(neng)完成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)任務。

國外應用

在美國(guo)科幻大(da)片(pian)《驚(jing)異(yi)大(da)奇航》中(zhong)，科學(xue)家(jia)把變小的(de)人(ren)和(he)飛船注射進(jin)人(ren)體，讓這些縮小的(de)“參(can)觀者”直接觀看到人(ren)體各個(ge)器官的(de)組織(zhi)和(he)運行情況。然(ran)而在現實中(zhong)，科學(xue)家(jia)根據分(fen)子病理學(xue)的(de)原理已(yi)經研(yan)制出各種(zhong)各樣的(de)可以(yi)進(jin)入人(ren)體的(de)納米機器人(ren)，有望用于維護人(ren)體健(jian)康。

還處在試驗階段，大到長幾毫米，小到直徑幾微米；但可以(yi)肯定的是(shi)，未來幾年內，納米機器人將會帶來一(yi)場(chang)醫學革命(ming)。

許多工程師、科(ke)學家和醫生(sheng)(sheng)都認為，醫用納(na)米機器人(ren)有(you)著無限(xian)的潛力——而其中(zhong)最有(you)可(ke)能(neng)的包括(kuo)：治(zhi)療(liao)(liao)動脈粥樣硬化、抗(kang)癌、去除血塊(kuai)、清潔傷口、幫助凝血、祛除寄生(sheng)(sheng)蟲(chong)、治(zhi)療(liao)(liao)痛風(feng)、粉碎腎(shen)結石、人(ren)工授精以及激活細胞(bao)能(neng)量(liang)，使人(ren)不僅保持(chi)健康(kang)，而且延長(chang)壽命(ming)。

研究進展

納米(mi)機器(qi)人(ren)，外形仿(fang)照大腸(chang)桿菌。科學(xue)家已(yi)在(zai)(zai)2015年進(jin)行(xing)臨床(chuang)試驗(yan)。納米(mi)技術(shu)研究領(ling)域的科學(xue)家積極探(tan)索這項技術(shu)在(zai)(zai)其他方面的應(ying)用，例如(ru)水處理(li)或者(zhe)環(huan)境治(zhi)理(li)。將來可能會操控數百(bai)萬(wan)個(ge)納米(mi)機器(qi)人(ren)，讓它(ta)們穿過被污染的水域，尋找和處理(li)污染物(wu)而后將它(ta)們收集在(zai)(zai)一起。

在治療(liao)心臟病時，納米(mi)機器(qi)人將穿過一根直(zhi)徑2到3毫米(mi)的導管，進入(ru)需要治療(liao)的特定部(bu)位。這種(zhong)導管技(ji)術也可用(yong)于大腦(nao)以及其他部(bu)位，例如腸道和(he)尿道。進入(ru)這些部(bu)位的最大難(nan)度(du)就是一定要達到極高的精(jing)確度(du)。出于這個原因(yin)，納米(mi)技(ji)術長久以來(lai)一直(zhi)被譽為未來(lai)對抗(kang)癌癥的最理想武器(qi)。

納(na)米機器人(ren)在(zai)絕(jue)對無塵室制(zhi)(zhi)造，防止它們(men)感染細菌。這種制(zhi)(zhi)造方式在(zai)很大程度(du)上與電腦芯(xin)片類似。尼爾森(sen)指出這一次的(de)成功測試給了他(ta)們(men)很大鼓勵(li)，促(cu)使他(ta)們(men)探索納(na)米機器人(ren)的(de)其他(ta)應用(yong)，例如治(zhi)療心(xin)臟病。

科(ke)學家在極(ji)為脆(cui)(cui)弱(ruo)的(de)環境下對(dui)納米機器人進行活體(ti)測試，這個極(ji)為脆(cui)(cui)弱(ruo)的(de)環境便(bian)是眼(yan)睛。測試中，它們(men)穿過(guo)玻璃(li)體(ti)——充滿視(shi)網膜與晶(jing)體(ti)之(zhi)間眼(yan)球(qiu)的(de)無色透(tou)明(ming)膠狀物質——將藥物送入視(shi)網膜，治療與衰老有關的(de)疾病(bing)，例如(ru)黃(huang)斑變(bian)性(xing)。黃(huang)斑變(bian)性(xing)可(ke)導致失明(ming)。

爾森的(de)納(na)米機器(qi)人(ren)可能(neng)并不(bu)攜帶一(yi)把微型手術刀，但它們(men)(men)擁有一(yi)些非常獨特的(de)東西(xi)。它們(men)(men)的(de)外(wai)形仿照大腸(chang)桿(gan)菌，利用被稱之(zhi)為“鞭(bian)毛(mao)”的(de)旋轉尾巴驅(qu)動身(shen)體前行(xing)。細菌擁有一(yi)個回轉馬(ma)達。我(wo)(wo)們(men)(men)還(huan)無法制造這(zhe)種馬(ma)達，我(wo)(wo)們(men)(men)沒有這(zhe)方面的(de)技術，但我(wo)(wo)們(men)(men)能(neng)夠借助磁場實(shi)現相同的(de)目(mu)的(de)。我(wo)(wo)們(men)(men)采用了(le)鞭(bian)毛(mao)的(de)設計，對其進行(xing)磁化，允許(xu)機器(qi)人(ren)游動。