Наноробот – це

Нанороботи, абонаноботи— роботи, розміром зіставні з молекулою (менше 10 нм), що мають функції руху, обробки та передачі інформації, виконання програм.

Нанороботи, здатні до створення своїх копій, тобто самовідтворення, називаються реплікаторами [1] [2] . Можливість створення нанороботів розглянув у своїй книзі "Машини створення" американський вчений Ерік Дрекслер.

Інші визначення описують наноробота як машину, яка здатна точно взаємодіяти з нанорозмірними об'єктами або здатною маніпулювати об'єктами в наномасштабі. Внаслідок цього навіть великі апарати, такі як атомно-силовий мікроскоп можна вважати нанороботами, так як він виробляє маніпуляції об'єктами на нанорівні. Крім того, навіть звичайних роботів, які можуть рухатися з нанорозмірною точністю, можна вважати нанороботами.

Крім слова «наноробот» також використовують вирази «наніт» [3] та «наноген», проте технічно правильним терміном у контексті серйозних інженерних досліджень все одно залишається перший варіант.

Зміст

Рівень розвитку технології

На даний момент (2009) нанороботи знаходяться в науково-дослідній стадії створення. Деякі вчені стверджують, що вже створені деякі компоненти нанороботів [4] [5] [6] [7] [8] . Розробці компонентів наноустроїв та безпосередньо нанороботам присвячено низку міжнародних наукових конференцій [9] [10] .

Вже створено деякі примітивні прототипи молекулярних машин. Наприклад, датчик, що має перемикач близько 1,5 нм, здатний вести підрахунок окремих молекул у хімічних зразках [11]. Нещодавно університет Райса продемонстрував наноустрою для використання їх у регулюванні хімічних процесів у сучаснихавтомобілях.

Одним із найскладніших прототипів наноробота є «DNA box», створений наприкінці 2008 року міжнародною групою під керівництвом Йоргена К'ємса [12] . Пристрій має рухому частину, керовану за допомогою додавання в середу специфічних фрагментів ДНК. На думку К'ємса, пристрій може працювати як "ДНК-комп'ютер", тому що на його базі можлива реалізація логічних вентилів. Важливою особливістю пристрою є метод його збирання, так званий ДНК орігамі (англ.), завдяки якому пристрій збирається в автоматичному режимі.

У 2010 році були вперше продемонстровані нанороботи на основі ДНК, здатні переміщатися у просторі [13] [14] [15] .

Теорія нанороботів

Так як нанороботи мають мікроскопічні розміри, то їх, ймовірно, знадобиться дуже багато для спільної роботи у вирішенні мікроскопічних та макроскопічних завдань. Розглядають зграї нанороботів, які не здатні до реплікації (т.з. «утилітарний туман») і здатні до самостійної реплікації в навколишньому середовищі («сіра слиз» та ін. варіанти).

Деякі прихильники нанороботів у відповідь на сценарій сірого слизу висловлюють думку про те, що нанороботи здатні до реплікації тільки в обмеженій кількості і в певному просторі нанозаводу. Крім того, ще тільки розробити процес самореплікації, який зробить дану нанотехнологію безпечною. Крім того, вільна самореплікація роботів є гіпотетичним процесом і навіть не розглядається у поточних планах наукових досліджень.

Однак, є плани створення медичних нанороботів, які впорскуватимуться в пацієнта і виконуватимуть роль бездротового зв'язку на нанорівні. Такі нанороботи не можуть бути отримані в ході самостійногокопіювання, оскільки це ймовірно призведе до появи помилок при копіюванні, які можуть знизити надійність наноустрою та змінити виконання медичних завдань. Натомість нанороботів планується виготовляти на спеціалізованих медичних нанофабриках.

Конструкція нанороботів

У зв'язку з розвитком напряму наукових досліджень нанороботів, наразі найбільш гостро стоять питання їхнього конкретного проектування. Однією з ініціатив щодо вирішення цієї проблеми є «Співпраця з розробки нанофабрик» [16] , заснована Робертом Фрайтасом і Ральфом Меркле в 2000 році, діяльність якого зосереджена на розробці практичної програми досліджень [17] , яка спрямована на створення контрольованої алмазної механосинтетичної буде здатна до виробництва медичних нанороботів з урахуванням алмазних сполук.

Для цього розробляються технології зондування, керування силовими зв'язками між молекулами та навігації. Створюються проекти та прототипи інструментарію для маніпуляцій, рухового апарату (молекулярні мотори) та "бортового комп'ютера".

Двигун

Молекулярні двигуни – нанорозмірні машини, здатні здійснювати обертання при додатку до них енергії. Головною особливістю молекулярних моторів є односпрямовані обертальні рухи, що повторюються, що відбуваються при подачі енергії. Для подачі енергії використовують хімічний, світловий метод, а також метод тунелювання електронів.

Крім молекулярних двигунів, створюються також наноелектродвигуни, подібні за конструкцією з макроскопічними аналогами [18] , проектуються двигуни, принцип роботи яких ґрунтується на використанні квантових ефектів [19] .

Потенційнасфера застосувань

Перше корисне застосування наномашин, якщо вони з'являться, планується у медичних технологіях, де вони можуть бути використані для виявлення та знищення ракових клітин. Також вони можуть виявляти токсичні хімічні речовини у навколишньому середовищі та вимірювати рівень їхньої концентрації.

Рання діагностика раку та цілеспрямована доставка ліків у ракові клітини [20][21][22]
Біомедичний інструментарій [23]
Хірургія[24][25]
Фармакокінетика[26]
Моніторинг хворих на діабет [27] [28] [29]
Виробництво за допомогою молекулярного складання нанороботами пристрою з окремих молекул за його кресленнями
Військове застосування як засоби спостереження та шпигунства, а також як зброя. Потенційні можливості використання нанороботів як зброя демонструються в деяких фантастичних творах (Термінатор 2: Судний день, День, коли Земля зупинилася (фільм, 2008), Кидок кобри).
Космічні дослідження та розробки (наприклад, зонди фон Неймана)

Нанороботи у масовій культурі

Ідея нанороботів широко використовується у сучасній науковій фантастиці.

"Агент Коді Бенкс" - вчений створює нанороботів для очищення води від нафти, але антагоністи фільму хочуть використати їх проти своїх ворогів.
"Кидок кобри" - терористи за допомогою "наномітів" руйнують Ейфелеву вежу.
«Зоряний шлях» - раса Боргов ставить за мету асиміляцію Всесвіту за допомогою нанороботів, що впорскуються в кров.
«День, коли Земля зупинилася» (2008) — інопланетяни руйнують земну техніку та людей за допомогою нанороботів.
«Доктор Хто (телесеріал, 1 сезон)» - занедбані з космосу "наніти" беруть за зразокхлопчика у протигазі (дія відбувається на території Лондона під час ВВВ) та починають реконструювати всіх людей у місті "зрощуючи" з протигазом.
"Зовнішні межі" (також "За межею можливого") 1995 року, що носить назву "The New Breed", розповідає про нанороботи, що вийшли з-під контролю в тілі людини. У цьому ж серіалі, в 3 серії 5 сезону — «Маленькі друзі» розповідається про нанороботи, що літають, здатні ремонтувати будь-яку техніку, відкривати замки і навіть вбивати.
Телесеріал "Зоряна Брама" - нанороботи називаються "Реплікатори"
"Трансформери" - розповідається про конфлікт інопланетних роботів, що складаються з нанороботів, внаслідок чого здатні копіювати будь-яку техніку та об'єкти.
"Я, робот" - наніти використовуються для руйнування кібернетичного мозку будівлі-суперкомп'ютера.

«Кров триєдності» — з нанороботами в крові, людина керує ними та набуває практично необмежених можливостей.
«Черепашки-ніндзя» (2003) — зграя нанороботів, створена противниками головних героїв, здатна набувати будь-яких форм і має дитячий розум.
"Генератор Рекс" - за сюжетом в результаті експериментів вибухнув комплекс з вивчення "нанітів" і ними була заражена ВСЯ жива природа Землі, через деякий час деякі живі істоти почали мутувати під дією "нанітів" і ставати "Е. В.О» Щоб уникнути загрози було створено секретну організацію «Провидіння», під час однієї з вилазок проти «Є. В.О» агент «Провидіння» виявив хлопчика Рекса, який також виявився «Е. В.О», але на відміну від монстрів умів контролювати «наніти», і таким чином виводити «наніти», що мутують, з організму «Е. В.О», тим самим виліковуючи його. З розвитком мультфільму у Рекса з'являютьсянові здібності такі як різна зброя та транспортні засоби (які створюють наніти).

"Nanobots" - композиція групи Re-zone.

"Crysis" - гравець одягнений в нанокостюм. Зварювальний апарат у мережній грі ремонтує будь-яку техніку за принципом створення мільйонів нанороботів.
"Deus Ex" - сюжети засновані на широкому поширенні нанороботів у майбутньому.
"Microbot" - гравець управляє нанороботом всередині людського організму і знищує ворожі нанороботи та віруси.
"Red Faction: Guerrilla" - є "наногвинтівка", що стріляє зграєю нанороботів ("нанітів"), яка при зіткненні з будь-якою твердою речовиною миттєво розбирає його на молекули.
«Ворожі Води: Територія Смерті» — нанотехнологія збирає та розбирає все, що завгодно на молекулярному рівні.