Reklaam
Robotid on lahedad. Robotid, mis töötavad molekulaarsel tasemel? Need on veelgi lahedamad – ja nende saavutustele pole piiranguid.
Kuigi teadust on maailma võimatult väikesed ehituskivid lummanud sadu aastaid, on see alles 1980. aastatel, et teaduslik arusaamine ja tehnoloogiline areng on tõepoolest võimaldanud nanoteadusel olla aktiivne uurimisvaldkond.
Oleme harjunud mõtlema muljetavaldavatest robotitest kui uskumatult suurtest või uskumatult keerukatest, kuid uutest ja põnevad arengud on jätnud nanorobootika valmis paljude teadusvaldkondade täielikuks ümberdefineerimiseks ja tehnoloogia.
Kui väikesest me räägime, täpselt?
Nanorobootika tegeleb molekulaarsete ja väiksemate materjalidega, mis tähendab, et nanorobotid töötavad üksikute aatomite, valkude, molekulide ja rakkudega.
Üks lihtsamaid viise nanoteaduse tähtsuse mõistmiseks on pidada kõiki neid nanoskoopilisi aatomeid LEGO plokkideks.
Sarnaselt LEGO-ga saab aatomeid ja molekule kombineerida lugematul viisil, et luua midagi loodusmaailmas, ja see võime avab ukse mõjutada sõna otseses mõttes meie elu kõiki aspekte.
Kui LEGO analoogia ei tööta, on Big Hero 6 "MicroBots" veel üks päris hea viis kontseptualiseerimiseks nanorobotid – pidage meeles, et nanorobotid on mitu miljonit korda väiksemad kui fiktiivsed mikrobotid!
Mida nanorobotid teevad?
Nanotehnoloogia on juba võimaldanud meil molekulaarstruktuure manipuleerides valmistada tugevamaid ja vastupidavamaid materjale. on olnud paljude kaasaegsete tehnoloogiate (sealhulgas teie sülearvuti või telefoni moodustava plastkile) liikumapanev jõud ekraan!).
Nanorobootilistel uuringutel on erinev fookus ja selle rakendused on palju põnevamad.
Hiljutiste uuringute läbimurre on loonud nanorobotid, mis on võimelised nanoskoopilisel tasemel täitma väga spetsiifilisi funktsioone. Mõned nanorobotid toimivad lülititena, teised pumpadena ja kolmandad mootoritena, mis suudavad seda nanorobotit kosmoses ja läbi vedeliku liikuma panna.
Neid petlikult lihtsaid molekulaarmasinaid saab kasutada kohandatud polüpeptiidide valmistamiseks aminohapetest; kasutada hoolikalt ajastatud keemilisi reaktsioone, et "kõndida" läbi keskkondade, mis on liiga väikesed või liiga vaenulikud muude mehhanismide jaoks; ja toimib võtmemolekulide ühest kohast teise ülekandmiseks.
Paljud nanorobotite rakendused on juba tehnoloogia, meditsiini ja keskkonnateaduse ümberdefineerimisel - ja nanorobotid on tõesti lapsekingades, kui mõelda kõike, mida nad suudavad tulevik!
Milline näeb välja nanorobotite tulevik?
Nanorobot arvutid
Nanoroboti lüliteid on välja töötatud alates 1994. aastast, mis on valgus- ja kemikaalitundlikud, võimaldades loojatel mõjutada, millal nad oma ettenähtud funktsiooni täidavad (või ei täida).
Veel üks suurepärane lülitite rakendus? Põhilised arvutusülesanded.
Praegu töötavad teadlased selle nimel, et kodeerida teavet nanorobotites samamoodi nagu suuremas arvutis. Nanorobotid on juba esinema saanud mälu salvestamise/otsingu ülesanded algtasemel, kuid lähitulevikus hakatakse seda tehnoloogiat kasutama suure tihedusega mälurakkude loomiseks, mis suudavad salvestada võimatult suures koguses informatsiooni võimatult väikeses füüsilises ruumis.
Nanoroboti vähiravi
Nanotehnoloogia muudab meditsiini Kuidas nanotehnoloogia muudab meditsiini tulevikkuNanotehnoloogia potentsiaal on enneolematu. Tõelised universaalsed kokkupanijad toovad sisse põhjaliku nihke inimseisundis. Muidugi on veel pikk tee minna. Loe rohkem ja see muutub kiiresti. Nanorobotid pakuvad arstidele võimalust ravida haigusi nende molekulaarsest allikast ja see võimalus on võrreldamatu ühegi turul oleva ravimiga.
Teatud valguse lainepikkusele tundlikke nanorobotite lüliteid kaalutakse vähiravis. Üks potentsiaalne ravimeetod on praegusel kujul kasutamiseks liiga ohtlik, kuna see ei suuda vähi- ja mitte-vähirakke eristada.
Borowiak et al viitavad sellele, et kui ravisse kaasataks valgustundliku nanoroboti lüliti, saaks valgusallikaga sihtida nii väikese kui 10 mikromeetri laiuse ala. Valgus paneks nanoroboti lüliti ümber pöörama, aktiveerides ühendi viisil, mis kõrvaldaks ainult sihtmärgiks olevad vähirakud, võimaldades samal ajal tervetel rakkudel ellu jääda. Veelgi parem, kui need lülitid oleksid korduvkasutatavad, võib see oluliselt vähendada invasiivsete protseduuride arvu, millega vähiravi läbivatel inimestel tuleb silmitsi seista!
Nanorobot, M.D.
Teine põnev meditsiiniline potentsiaal sõltub suuresti nanorobotimootoritest, mida saab distantsilt juhtida, et viia ravimid täpselt kehasse. Need mootorid valmistatakse tavaliselt keemilise reaktsiooni tekitamise teel, mis viib roboti läbi vedeliku. Kuni viimase ajani põhinesid need mootorid sageli keemilistel reaktsioonidel, mis ei olnud inimeste jaoks ohutud.
Hiljutised arengud nanorobotite mootorites poolt Gao et al muutnud need palju turvalisemaks! Väikesi nanoroboti mootoreid saab luua, pannes torukujulise nanoroboti mootori tsingi südamiku reageerima maoga hape – ohutu keemiline reaktsioon, mis võimaldab ravimitel kiiresti mao limaskesta. Seni on seda protseduuri katsetatud ainult rottidega, kuid seni on uuringud paljulubavad.
Arendatakse ka magnetilisi nanoroboteid, mis suudavad kiiresti (mõne sekundiga!) toimetada ravimeid läbi vereringe magnetvälja abil (näidatud allolevas videos)
Nanorobotid keskkonnas
Paljud nanorobotiuuringud keskenduvad protsesside väiksemaks muutmisele, kuid samaväärset väärtust leiab ka nende mõju vaatamine makroskaalal. Sajad tuhanded mikroskoopilised nanorobotid, mis töötavad koos kooskõlastatud jõupingutustega, võib olla meie ainus lootus säästes keskkonda 5 viisi, kuidas tehnika keskkonda säästabTehnoloogiat peetakse sageli ökoloogiavastaseks kaabakaks – aga kas teadsite, et praegu kasutatakse tipptehnoloogiat looduskaitses? Loe rohkem .
Märkimisväärne osa keskkonna nanotehnoloogiaalastest uuringutest on keskendunud sellele, kas nanorobotid võivad olla abiks saaste kõrvaldamisel või mitte. Reostus on jõudnud kriisitasemele sellistes kohtades nagu Hiina ja piisavalt kerged nanorobotid võivad õhku tõusta püüda saasteaineid nanoskoopilisel tasemel kinni või kasutada heitmeid tootvates tehastes saaste peatamiseks allikas.
Samuti on lootust, et töötatakse välja nanorobotid, mida saab massiliselt vabastada, et võidelda selliste katastroofidega nagu naftareostus. Hiljutise töö kaudu, mis õpetab nanoboteid kollektiivselt tegutsema, on võimalik, et iga nanoroboti mootor saab hakkama üksikuid õlimolekule, tehes koostööd kõigi teiste sama jaoks välja antud nanobotidega eesmärk.
Viimane uskumatu võimalus, mis pakub nanotehnoloogiat looduskeskkonnas, on nende potentsiaal luua puhast joogivett. Paljud piirkonnad Maal kannatavad praegu värske ja ohutu joogivee puudumise tõttu – probleem, mida nanorobotid võivad lahendada. On täiesti võimalik, et nanorobotid suudavad eemaldada bakterid ja muud saasteained ebapuhast veeallikast, mis võib päästa tohutul hulgal elusid.
Seal on palju töökohad, mille võtavad üle robotid Mis juhtub, kui robotid saavad kõik tööd teha?Robotid muutuvad kiiresti targemaks – mis saab siis, kui nad saavad iga tööga paremini ja odavamalt hakkama kui inimesed? Loe rohkem , kuid inimestest ei piisa enam, kui tegemist on keskkonnaga tehtava tööga, seega on põnev näha, et kogu see valdkond võib nanotehnoloogia abil taaselustada!
Nanorobotid spordis
Teadlased on mu lemmikinimesed. Nad lihtsalt on.
Riikliku teaduse ja tehnoloogia instituudi teadlased (NIST) on välja töötanud nanorobotid, mis suudavad mängida kindlat jalgpalli, kasutades põlluna riisitera ja pallina juuksekarvast väiksema laiusega palli. Nanoroboteid juhivad magnetväljad või elektroonilised signaalid ning need on valmistatud materjalidest nagu alumiinium, kuld ja räni.
Tahaks uskuda, et see oli nende lõppeesmärk, kuid tõde on see, et sellised mängud aitavad teadlastel mõõta milleks nanorobotid on võimelised (sealhulgas agility, manööverdusvõime ja reageerimisvõime) ja nende täpseks häälestamiseks disain.
Mis veel on Horisondil?
Nanotehnoloogia üks põnevamaid osi on see, et teaduse osas oleme viimase kolmekümne aasta jooksul vaevu kriimustanud selle potentsiaali.
Nende nanorobotite võimaliku mõju ulatusele mõtlemine on inspireeriv, uskumatu… ja ka natuke hirmutav. Seal on palju maailmas valitsev robotivastane meeleolu HitchBoti hääbumine tõestab, et USA pole robotiteks valmis Loe rohkem , ja see laieneb kindlasti ka nanorobotidele. Nanotehnoloogia kriitikud väljendavad sageli muret nanorobotite kasutamise pärast inimeste tervise negatiivseks mõjutamiseks ja nende potentsiaali pärast relvana.
See kriitika on õige ja oluline on tagada, et nanotehnoloogia jõudu kasutatakse hea, mitte kurja jaoks.
Kas antud juhul aga kasu, mis nanorobotidest inimeste tervisele, tehnoloogiale, keskkonnale ja mikroskoopilisele spordile välja võib tulla, ei kaalu kindlasti üles riske?
Mis on teie arvates nanotehnoloogia kõige põnevam kasutamine? Kas teil on selle kasutamise pärast muret?
Pildi krediit: Lego DNA Michael Knowles Flickri kaudu Mirexon Shutterstock.com-i kaudu; ktsdesign Shutterstock.com-i kaudu
Briallyn on tegevusterapeut, kes töötab klientidega, et integreerida tehnoloogia nende igapäevaellu, et aidata füüsiliste ja psühholoogiliste seisundite korral. Pärast tööd? Tõenäoliselt venitab ta sotsiaalmeedias või tegeleb oma pere arvutiprobleemide tõrkeotsinguga.
