Нанобот

Нано-шестерня

Наноро́боты, или нанобо́ты — роботы, размером сопоставимые с молекулой (менее 10 нм), обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ.

Нанороботы, способные к созданию своих копий, то есть самовоспроизводству, называются репликаторами^[1][2]. Возможность создания нанороботов рассмотрел в своей книге «Машины создания» американский учёный Эрик Дрекслер.

Другие определения описывают наноробота как машину, способную точно взаимодействовать с наноразмерными объектами или способной манипулировать объектами в наномасштабе. Вследствие этого, даже крупные аппараты, такие как атомно-силовой микроскоп можно считать нанороботами, так как он производит манипуляции объектами на наноуровне. Кроме того, даже обычных роботов, которые могут перемещаться с наноразмерной точностью, можно считать нанороботами.

Уровень развития технологии

На данный момент (2009), нанороботы находятся в научно-исследовательской стадии создания. Некоторыми учёными утверждается, что уже созданы некоторые компоненты нанороботов^{[3][4][5][6][7]}. Разработке компонентов наноустройств и непосредственно нанороботам посвящен ряд международных научных конференций^[8][9].

Уже созданы некоторые примитивные прототипы молекулярных машин. Например, датчик, имеющий переключатель около 1,5 нм, способный вести подсчет отдельных молекул в химических образцах^[10]. Недавно университет Райса продемонстрировал наноустройства для использования их в регулировании химических процессов в современных автомобилях.

Одним из самых сложных прототипов наноробота является "DNA box", созданный в конце 2008 года международной группой под руководством Йоргена Кьемса^[11]. Устройство имеет подвижную часть, управляемую с помощью добавления в среду специфических фрагментов ДНК. По мнению Кьемса, устройство может работать как "ДНК-компьютер", т.к на его базе возможна реализация логических вентилей. Важной особенностью устройства является метод его сборки, так называемый DNA origami, благодаря которому устройство собирается в автоматическом режиме.

Теория нанороботов

Так как нанороботы имеют микроскопические размеры, то их, вероятно, потребуется очень много для совместной работы в решении микроскопических и макроскопических задач. Рассматривают стаи нанороботов, которые не способны к репликации (т. н. «сервисный туман») и которые способны к самостоятельной репликации в окружающей среде («серая слизь» и др. варианты). Нанороботы широко описаны в научной фантастике, так в фильме Терминатор 2: Судный день, робот T-1000 наглядно демонстрирует потенциальные возможности использования нанороботов в военной технике. Кроме слова «наноробот» также используют выражения «нанит»^[12], «наноген» и «наномуравей», однако, технически правильным термином в контексте серьезных инженерных исследований все равно остается первоначальный вариант.

Некоторые сторонники нанороботов в ответ на сценарий «серой слизи» высказывают мнение о том, что нанороботы способны к репликации только в ограниченном количестве и в определенном пространстве нанозавода. Кроме того, еще только предстоит разработать процесс саморепликации, который сделает данную нанотехнологию безопасной. Кроме того, свободная саморепликация роботов является гипотетическим процессом и даже не рассматривается в текущих планах научных исследований.

молекулярный мотор

Однако, имеются планы по созданию медицинских нанороботов, которые будут впрыскиваться в пациента и выполнять роль беспроводной связи на наноуровне. Такие нанороботы не могут быть получены в ходе самостоятельного копирования, так как это вероятно приведет к появлению ошибок при копировании, которые могут снизить надежность наноустройства и изменить выполнение медицинских задач. Вместо этого, нанороботов планируется изготавливать в специализированных медицинских нанофабриках.

молекулярный пропеллер

В связи с развитием направления научных исследований нанороботов сейчас наиболее остро стоят вопросы их конкретного проектирования, такие как зондирование, силовые связи между молекулами, навигация, инструментарий для манипуляций, двигательный аппарат, молекулярные моторы и бортовой компьютер, предназначенный для решения медицинских задач. Хотя большая часть этих задач еще не решена и отсутствуют детальные инженерные предложения, создано «Сотрудничество по разработке нанофабрик»^[13] , основанное Робертом Фрейтасом и Ральфом Меркле в 2000 году, деятельность которого сосредоточена на разработке практической программы исследований ^[14], которая направлена на создание контролируемой алмазной механосинтетической нанофабрики, которая будет способна к производству медицинских нанороботов на основе алмазных соединений.

Потенциальная сфера применений

Первое полезное применение наномашин, если они появятся, планируется в медицинских технологиях, где они могут быть использованы для выявления и уничтожения раковых клеток. Также они могут обнаруживать токсичные химические вещества в окружающей среде и измерять уровень их концентрации.

• Ранняя диагностика рака и целенаправленная доставка лекарств в раковые клетки^[15][16][17]
• Биомедицинский инструментарий^[18]
• Хирургия^[19][20]
• Фармакокинетика^[21]
• Мониторинг больных диабетом^[22][23][24]
• Производство посредством молекулярной сборки нанороботами устройства из отдельных молекул по его чертежам
• Военное применение в качестве средств наблюдения и шпионажа, а также в качестве оружия
• Космические исследования и разработки (например, зонды фон Неймана, способные нести на околоземной орбите пушку Гаусса)

Нанороботы в массовой культуре

Идея нанороботов широко используется в современной научной фантастике.

• Нанороботам посвящена одноименная (Nanobots) композиция группы Re-zone
• Сюжет игр Deus Ex и Deus Ex: Invisible War основан на широком распространении нанороботов в будущем

См. также

• Супрамолекулярная химия
• Нанотехнология
• ДНК-компьютер
• Молекулярный компьютер
• Нанокомпьютер
• Квантовый компьютер
• Киберпанк
• Нанопанк
• Наноассемблер
• Умная пыль
• Серая слизь

Ссылки

• наноробототехника (англ.)
• Американские ученые создали первого в мире наноробота
• Нанороботы — будущий триумф или трагедия для человечества?
• В Японии разработан первый «наномозг» для нанороботов
• Нанороботы в погонах

Примечания

1. ↑ Э.Дрекслер. Машины созидания: грядущая эра нанотехнологии, 1986.
2. ↑ http://www.nanonewsnet.ru/articles/2007/voina-s-replikatorami
3. ↑ http://www.membrana.ru/lenta/?6911
4. ↑ http://www.membrana.ru/articles/inventions/2007/01/19/194600.html
5. ↑ http://www.membrana.ru/lenta/?5286
6. ↑ http://www.membrana.ru/lenta/?5817
7. ↑ http://www.membrana.ru/lenta/?5263
8. ↑ http://tnn2008.conf.sfu-kras.ru/
9. ↑ http://www.rtc.ru/conference/confrob20-inf.shtml
10. ↑ http://www.ras.ru/FStorage/download.aspx?Id=9adcb47a-a5ec-40e8-8d21-13f932965350
11. ↑ http://www.nature.com/nature/journal/v459/n7243/full/nature07971.html
12. ↑ http://nanodigest.ru/content/view/54/38/
13. ↑ Nanofactory
14. ↑ Positional Diamondoid Molecular Manufacturing
15. ↑ Нанотехнологии о раке
16. ↑ Технология борьбы с раком
17. ↑ Доставка лекарств
18. ↑ Проектирование медицинских устройств
19. ↑ Neurosurgery
20. ↑ Крошечные роботы для использования в хирургии
21. ↑ Целевые лекарства
22. ↑ Нанороботы в терапии диабета
23. ↑ Nanorobotics for Diabetes
24. ↑ Wellness Engineering, Nanorobots, Diabetes