Подписывайтесь на канал «Другая фаза», чтобы быть в курсе самых горячих технологических тем.
Отрасль нанотехнологий только зарождается. И после её появления наш мир никогда, слышите, никогда не будет прежним!
Наука и промышленность изменятся навсегда. Нанороботы находятся на стадии исследований и разработки, а те устройства, что были протестированы уже сейчас – это примитивные примеры этой технологии.
Термин "нано" описывает единицу измерения, длина которой составляет миллиардную метра, а ширина – 10 атомов. А значит, что миниатюрные роботы будут в длину и ширину сравнимы с несколькими молекулами. Сегодня редакция Агентства Искусственного Интеллекта расскажет вам о том, где могут применяться нанороботы и зачем они вообще нужны.
Терминология
Происхождение термина "наноробот" двоякое. Поэтому к нему применяется два описания. Во-первых, наноробот – это синтетическое или биологическое устройство, которое функционирует на близком к атомному уровню и выполняет заранее прописанную в коде задачу.
Или более широкое описание нанороботов – это устройства, которые облегчают взаимодействие с чем-либо на наноуровне.
Инженерная сторона вопроса
Нанороботы могут применяться в производстве. Интересно то, что их можно изготовить практически из любого материала. Поэтому и их производство довольно разнообразно.
Первый способ изготовления нанороботов – миниатюризация существующих роботизированных устройств.
Однако, для создания более сложных устройств понадобятся специализированные нанороботы, более известные как ассемблерные нанороботы. Теоретически ассемблеры могут использовать подход снизу вверх и складывать атомы друг на друга слоями с целью формирования желаемого устройства. Но эти устройства всё ещё предстоит разработать. Для упорядочивания атомов используются атомно-силовые микроскопы. Такие микроскопы могут использоваться для перемещения атомов и молекул.
Изначально микроскоп применяется для точного определения частицы, которая будут перемещена. Далее, на частицу направляют более высокую электронную силу, которая сильнее чем та, что используется для визуализации. Это нужно делать в вакууме и при очень низких температурах, почти равных четырём градусам Кельвина, чтобы ингибировать электронное возбуждение и пространственную неопределённость, вызванную температурным дрейфом в пространстве между образцом и зондом.
Например, учёные из IBM использовали сканирующий туннельный микроскоп для того, чтобы перестроить 35 атомов ксенона и создать логотип компании.
Исследователями был создан рудиментарный предшественник функционального наноробота из синтетической ДНК. Следуя по этому направлению, учёные пытаются сконструировать нити ДНК, чтобы объединить их и создать наноробота. Рудиментарный наноробот имел две руки и совершал вращательные движения в ответ на химические реакции.
Проблемы производства нанороботов
Несколько препятствий стоят на пути производства полезных нанороботов. Изначально самым сложным препятствием является поиск источника питания. Батарейки и солнечные элементы не являются жизнеспособными решениями этой задачи. Одно из решений проблемы – ядерная энергетика, при которой на поверхность наноробота наносят тонкий слой радиоактивного материала. Нанороботы могут поглощать энергию из распадающихся атомных частиц. А биологические нанороботы могут быть сконструированы так, чтобы поглощать незначительное количество ткани тела для извлечения энергии.
Вне зависимости от метода проектирования наноробот должен идеально выполнить свою задачу, а затем раствориться, чтобы тело могло поглотить его и выделить.
Кремний – это идеальный материал для создания наноботов. Он прочен, гибок и проводит электричество. Однако, его невозможно растворить в жидкостях тела.
Нанороботы – это мельчайшие устройства, чьи рои могут использоваться для выполнения большинства задач.
Для того чтобы применять нанороботов в медицине нужна биоразлагаемость. Именно она станет проблемой. Кремний не растворяется, а значит, что инородных частиц в теле будет много.
Нанороботы могут использоваться для удаления зубного налёта и лечения сердца. Для этого они должны мигрировать на заданную точку и оставаться в ней для выполнения задачи.
Также наноробот должен работать автономно, вне зависимости от наличия внешнего управления. Физические, электрические и химические реакции могут использоваться в управлении, но введение этих триггеров может лишить нанороботов возможности для автономной работы.
Главный недостаток этих устройств в производстве – размер.
Построение атома за атомом, молекулы за молекулой – слишком сложное занятие, которое не поддается упрощению. Также потребуются достижения в сфере металлургии, так как строительные материалы должны быть серьёзно уменьшены.
Применение нанороботов
Многие уверены, что нанороботы смогут найти свое применение в медицине.
Эти машины смогут восстанавливать повреждённые и больные ткани на молекулярном уровне. Кровеносная система – это естественная магистраль для этих устройств, и такие роботы будут направляться к пункту назначения при помощи кровотока.
Их можно использовать для того, чтобы изучать специфические клетки и сообщать их расположение и структуру.
Для лечения рака эти устройства могут использоваться следующим образом – наноробот будет приближаться к раковой клетке и нагреваться до 131 градуса по Фаренгейту. Такая температура разрушает раковые клетки, но не повреждает окружающие ткани.
Также нанороботы могут лечить рак на генетическом уровне, при помощи интерференции рибонуклеиновой кислоты. Таких нанороботов можно загрузить интерферирующей РНК, которая сможет дезактивировать производство ракового белка и убить злокачественную опухоль.
Более того, нанороботы могут применяться для лечения артерий и поиска зон, где они слишком слабы.
Ещё нанороботы могут использоваться для обнаружения конкретных химических веществ и токсинов. Таким образом, нанороботы будут сообщать о недостатке или избытке каких-либо веществ. Помимо этого, нанороботы могут использоваться для биометрических измерений. Они могут мониторить общее состояние здоровья конкретного человека.
Эти приборы могут использоваться и в промышленности. Например, в нефтяной.
Некоторые специалисты ведут активные исследования того, как нанороботы могут использоваться в нанофотонике для того, чтобы извлекать свет более эффективно. Также нанороботы могут создавать более компактные процессоры и чипы.
Резюме
Самый практичный способ создать наноробота – найти компромисс между биологическими и роботизированными свойствами. И использовать их для создания этого многофункционального устройства.
Критерии, которым должен соответствовать наноробот:
- мобильность;
- способность обрабатывать информацию;
- иметь источник питания.
Исследователи сообщают, что производство такого устройство займёт четверть века.