·科技纵横捭阖·
纳米机器人时代即将到来
纳米机器人(nanorobot)是根据分
子水平的生物学原理为设计原型,设计
制造可对纳米空间进行操作的“功能分
子器件”;其研制属于分子仿生学的范
畴,所以纳米机器人也称分子机器人
(molecular robot)。纳米机器人的研发
已成为当今科技的前沿和热点。目前,
不少国家纷纷制订相关战略或者计划,
投入巨资抢占纳米机器人的战略高地。
德国Roboter-Ära 月刊最近有一篇文章
指出:随着科技的不断进步,纳米机器人
时代即将到来;纳米机器人的潜在用途
十分广泛,其中特别重要的是应用于医
疗和军事领域。
1. 应用领域
1)医疗领域。在美国科幻大片《惊
异大奇航》中,科学家把变小的人和飞船
注射进人体,让这些缩小的“参观者”直
接观看到人体各个器官的组织和运行情
况。然而在现实中,科学家根据分子病
理学原理已经研制出各种各样的可以进
入人体微观世界行走的纳米机器人,有
望用于清除人体内有害物质、修复损坏
基因、激活细胞能量、维护人体健康和延
长人类寿命等。医用纳米机器人目前还
处在试验阶段,长度大至几毫米,小至几
微米;但可以肯定的是,未来几年内,纳
米机器人将会带来一场医学革命。美国
著名发明家、《奇点迫近》一书作者Ray
Kurzweil 指出:未来的医疗水平将会随着
纳米机器人的加入而越来越高。 前不久,美国佛罗里达大学的科学
家研制出一款能够100%杀灭丙肝病毒
的纳米机器人。这款纳米机器人由2 组
物质构成:一组是能够攻击并摧毁RNA
(参与复制丙肝相关蛋白)的酶;另一组
是一种寡核苷酸,能识别疾病相关蛋白
并将酶送过去消除危害。研究人员表
示,这个杀死病毒方法的基础,是模拟
RNA 干扰(RNAi)的生物学过程,之前这
个方法曾有效应用于实验室中对抗HIV
(人类免疫缺陷病毒)。这项新成果促进
了医疗纳米机器人的发展,目前也逐步
向临床应用迈进。 最近,日本东北大学的研究小组利
用缩氨酸蛋白质微片制作成功可以在细
胞膜上移动并可进入细胞内的纳米机器
人。研究小组选取源自艾滋病毒的8 个
缩氨酸微片制作成微粒子,并植入动力
蛋白质,使其可以在细胞表面移动。利
用粒子中缩氨酸的刺激作用和细胞吞噬
物质的特性,使粒子成功进入细胞。专
家们认为,这项成果将来可用于纳米粒
子、纳米微囊和高分子药物等方面的技
术开发。 韩国全南大学细菌机器人研究所日
前研发出世界上首个可治疗癌症的纳米
机器人,可对大肠癌、乳腺癌、胃癌和肝
癌等高发性癌症进行诊断和治疗。这款
纳米机器人的大小只有3 μm,由大幅生
物体细菌和药物的微型结构2 部分组成,
可利用遗传基因杀死癌细胞。它的成功
开发在癌症诊断和治疗史上具有划时代
的意义。 2)军事领域。进入21 世纪,科技发
展如火如荼,军事变革风起云涌。站在
历史新起点上审视,到底什么科技能够
对未来军事产生革命性的影响?俄罗斯
著名军事专家伊万·契奇科夫曾预言:纳
米机器人离我们的战场并不遥远,它们
在世界范围将引领一场真正意义的战争
革命,同时将推进作战模式、作战理念和
作战方法的根本改变。 目前,各主要军事大国正在积极进
行纳米机器人的研发,并已成功研制出
数十种纳米机器人用的元器件。据专家
推算,预计到2025 年军用纳米机器人就
将研制成功,届时受其影响国际政治军
事形势也必将发生重大的变化。 纳米机器人是如何消灭或使敌人的
有生力量丧失战斗力的呢?主要有以下
几种方式。首先,将纳米机器人应用到
传统的武器技术装备中去,加强传统作
战手段的杀伤效能。其次,开发新的人
体作战手段和作战方式,比如研发出能
堵住人脸、鼻、口、眼的纳米微型元件
等。第三,研发新型的化学品或生物体,
并将其注入到人造或杂交的昆虫体内,
通过昆虫将这些带有杀伤性的化学品或
生物体传播到敌国军民的身体之中;第
四,纳米机器人在进入敌人身体后,可通
过自我复制或自我繁殖的方法迅速在敌
方阵营中扩散。 此外,纳米机器人不仅可用于进攻,
还能用于防御,而且防御的效能要远远
强于其进攻效能。美国著名军事专家
John Alexander 认为,战场上纳米机器
人正在承担越来越多的任务,尤其是参
与战略防御,为战略进攻创造了条件。
2. 风险与前景
新科技是把双刃剑:有益的科技行
为可以造福人类;反之,则为祸。纳米机
器人也不例外。因此,美、英、德、以、日
等国都着手从伦理、法律和社会的角度
来研究纳米机器人的风险和安全性问
题。如何让纳米机器人这把双刃剑有利
于人类的一面更加锐利,而使其消极的
一面对人类的伤害逐渐减少,这是需要
深入思考的问题。 关于纳米机器人未来发展前景,中
国著名学者周海中在“论机器人”(1991
年获第6 届国际机器人学优秀论文奖)一
文中预言:到21 世纪中叶,纳米机器人将
彻底改变人类的工作和生活方式。美国
著名学者James Canton 也预言:到了
21 世纪下半叶,将人同计算机绝对而清
楚地区分开来将变得毫无意义。一方
面,人类将拥有经过纳米机器人技术大
大扩展了的生物大脑;另一方面,人们将
拥有纯粹的非生物大脑,它是功能大大
增强了的人类大脑的复制品。毫无疑
问,有了经过功能改善的大脑,我们将创
造出无数与纳米机器人技术相融合的更
新技术。届时,人类将进入一个崭新的
时代——纳米机器人时代,成为地道的
“新人类”。
文/杜文龙1,刘建民2
作者简介 1,东南大学信息科学与工程学院, 2,德国亚琛工业大学电子工程与信息
学院,博士后。图片为本文第一作者。
栏目主持人 关增建,电子信箱: guanzj@sjtu.edu.cn。
(编辑王丽娜)
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