Назва конструктора у якому головні герої нанороботи. Наніти вперше були використані на практиці! Загальна схема проектування наноробота на базі методу гілок та кордонів

Ще в 1986 році відомий американський інженер Ерік Дрекслер у своїй книзі «Машина творення» навів приклад роботів, здатних будувати об'єкти на молекулярному рівні – атом за атомом. Вони також повинні проникати в тіло людини та лікувати її зсередини, впливаючи безпосередньо на уражені хворобою ділянки організму. Все це звучить утопічно, але сьогодні багато вчених впевнені, що поява таких машин - нанороботів - це лише питання часу.

Що таке нанороботи?

Чіткої відповіді на це питання поки що не існує – немає єдиного та універсального тлумачення терміна «наноробот». В цілому ж, коли говорять про такі пристрої, зазвичай мають на увазі крихітних роботів розміром з молекулу, здатних маніпулювати атомами та іншими нанооб'єктами. Іншими словами, вони здатні впливати на основу всього нашого світу, адже вже доведено, що все навколо, включаючи нас самих, складається з атомів. Це відкриває широкі можливості нанороботам та людям, які керують ними.

Далеко не всі вчені вірять у те, що нанороботів реально створити, і їх складно звинувачувати у скептицизмі – все описане вище справді звучить надто фантастично. Але треба розуміти, що кожен із нас живий сьогодні завдяки незліченним операціям наноботів у трильйонах наших клітин. Люди дають їм певні назви, наприклад, «рибосоми», «кров'яні тільця» тощо, але за своєю суттю вони запрограмовані машини з функцією. Якщо ми зможемо зрозуміти, яку саме «програму» вони використовують, і зможемо її відтворити – майбутнє з нанороботами не забариться.

Наразі використовується кілька способів створення нанороботів. Згідно з першим, для цього потрібно спеціальна нанофабрика. Це комплекс пристроїв, призначений для комбінації атомів і створення різних зв'язків. Другий метод має на увазі створення наноробота на основі ДНК.

Можливий потенціал нанороботів

Вчені вважають, що він практично безмежний. При достатньому рівні розвитку технології ці мікроскопічні пристрої зможуть у сенсі змінити наш світ. Серед іншого вони дозволять:

Лікувати усі хвороби, навіть такі небезпечні, як рак. Лікарі зможуть впроваджувати роботів в організм пацієнта та з їх допомогою швидко відстежувати уражені клітини, а потім безпосередньо лікувати їх зсередини! Це, у свою чергу, дозволить суттєво продовжити термін людського життя і, можливо, навіть набути безсмертя.

Змінювати організм, покращуючи його функції та можливості. Наноботи у разі використовуються як імплантати. Поміщені всередину організму, вони відстежуватимуть його стан, швидко фіксуватимуть симптоми захворювань, покращуватимуть фізичні дані носія тощо.

Підключити мозок до Інтернету. Безпосередньо! Винахідник Реймонд Курцвел вважає, що це стане можливим уже 2030 року.

Очищати води Світового океану та повітря, висмоктуючи забруднення на молекулярному рівні.

Це лише невелика частина можливостей нанороботів. За належної фантазії та винахідливості з їх допомогою можна зробити неймовірно багато.

Сучасні нанороботи

Вже створено цілу низку дивовижних розробок у цьому напрямі! Наведемо тут лише деяких із них:

Наноплавці від ETH Zurich та Technion. Пристрій являє собою поліпропіловий дріт. Вона здатна рухатися у біологічній рідині організму зі швидкістю 15 мікрометрів на секунду. Такий наноплавник можна використовувати для точкової доставки ліків у уражений орган.

3D рухомі наномашини з ДНК. Таку незвичайну конструкцію розробили вчені Університету Огайо. Ці роботи сконструйовані безпосередньо з ДНК-клітин і можуть виконувати певні маніпуляції.

Ще один вид нанороботів, призначений для доставки ліків до заданих ділянок, створили вчені Дрексельського Університету. Конструкція є ланцюжком з 13 ботів, здатних пересуватися по біологічній рідині зі швидкістю 17,85 мікрометра в секунду.

Ці наноботи, звичайно, ще не здатні лікувати всі хвороби та підключати людський мозок до Інтернету. І найближчим часом не зможуть. Але очевидно, що все до того йде, і поява наноботів у повсякденному житті - це не настільки нереально, як здається на перший погляд.

Коротко про статтю:Нанороботи - від гонок графітово-водневих автомобілів золотою фольгою до «сірого слизу» Дрекслера, бойових нанороботів Лема та «сервісного туману» Холла.

Дрібниці життя

Нанороботи

Науково-фантастичний підхід ще не означає, що завжди йдеться про майбутнє. Це лише розуміння того, що майбутнє буде іншим.

Ніл Стівенсон (інтерв'ю з Катериною Асаро, 1999 рік)

Лінь - двигун прогресу. І це не просто кумедний оксюморон. Чого тільки люди не придумають, аби не працювати! Усі винаходи - від палиці-копалки до калькулятора - переслідують лише одну мету: перетворити працю на відпочинок. У цьому сповідається принцип загальної мініатюризації. Згадайте розміри перших телевізорів, комп'ютерів та мобільних телефонів. Сьогодні все це можна легко забрати в кишенях. Вчені передбачають, що рано чи пізно у повсякденний вжиток увійдуть мікроскопічні пристрої, зібрані з окремих молекул або навіть атомів.

Десятиліття тому фантасти писали про гігантські крокуючі роботи і танки розміром з будинок. У наші дні така гігантоманія – симптом футурологічної короткозорості. Якщо завтрашній день належить роботам, то глянути на світ майбутнього можна буде лише через мікроскоп. Зустрічайте господарів наших нащадків – великих малюків нанороботів!

Малий менший

Парадоксальний факт – ніхто не може точно відповісти на запитання, що таке «нанотехнологія». На побутовому рівні вона сприймається як щось середнє між науковою фантастикою та черговою чиновницькою «наногодівницею» для малозрозумілої державної корпорації «Роснано» на чолі з легендарним Анатолієм Чубайсом. А приставка «нано-« найчастіше використовується хитрими маркетологами для реклами прального порошку чи олії.

Щоправда, нанотехнології досі на 99% теоретична дисципліна, вивчає лише перспективи створення речей із заданою мікроструктурою шляхом маніпулювання молекулами чи атомами. Практичні досягнення у цій галузі скромні та розрізнені. Просто кажучи, якщо зібрати всі доступні для виготовлення наноконструкції (нанопорошки, нанотрубки, наноплівки), то не вдасться виготовити жодного більш-менш корисного мікропристрою.

В даний момент нанотехнології знаходяться приблизно на тому ж рівні розвитку, що й космонавтика за Ціолковського. Основні відкриття ще попереду. А відкривати доведеться багато, адже навіть якщо зібрати з атомів механічний годинник, аналогічний за конструкцією повнорозмірним, то працювати вони не будуть. За таких масштабів проектування доведеться враховувати міжмолекулярні взаємодії і навіть квантові ефекти (наприклад, температура плавлення наночастинок дуже низька - наночастка олова плавиться при 130 градусів замість звичайних 230).

Нанотехнологія здійснить переворот у хімії, медицині та мікроелектроніці. Можливість створювати речовини, укладаючи атоми шар за шаром, зробить непотрібними «старомодні» хімічні реакції. Вугілля та алмази, пісок та мікрочіпи, рак та здорова тканина – всі вони відрізняються один від одного лише послідовністю комбінації атомів.

Історію нанотехнології прийнято відраховувати від виступу знаменитого фізика Річарда Фейнмана у 1959 році на засіданні Американського фізичного товариства. Мова називалася "Там унизу багато місця" і була присвячена можливості маніпулювання одиночними атомами. Згідно з уявним експериментом Фейнмана слід було створити машину, яка майструє свої власні копії трохи меншого розміру. Фізичною межею тут був би розмір атома. У результаті ми отримали б гігантську кількість мікромашин, здатних збирати з атомів будь-які - навіть найбільші - речі.

Але Фейнман був неоригінальний. Ще 20 роками раніше про те саме писав друг Корнєя Чуковського - письменник і мандрівник Борис Степанович Житков. У його оповіданні «Мікроруки» інженер спочатку зробив невеликі маніпулятори, що повторювали рухи його рук, з їх допомогою зібрав ще менші «руки», потім ще дрібніші - і так далі, поки йому не довелося робити рукавички для мікрорук зі шкір інфузорій .

Якби, - каже, - був кращий дрібноскоп, який у п'ять мільйонів збільшує, то ви б зволили, - каже, - побачити, що на кожній підковинці майстрове ім'я виставлене: який російський майстер ту підковку робив.

Микола Лєсков «Лівша»

Слово «нанотехнологія» вперше прозвучало 1974 року - японський вчений Норіо Танігуті вжив його в тому ж контексті, що й Фейнман. У 1980-х роках математичним обґрунтуванням цієї проблеми займався інженер Ерік Дрекслер. Він стверджував, що починати слід із білкових мікромашин (вже зараз компанія Eli Lilly продає інсулін, зроблений бактеріями), і лише потім слід переходити до sine qua non* нанотехнології - асемблерів, тобто нанороботів, які відтворюють себе.

* «Те, без чого немає», необхідна умова.

Сіре гу

З ідеї асемблерів Дрекслер вивів поняття "grey goo" (традиційно перекладається, як "сіра жижа" або "сіра маса"). Теоретично достатньо лише одного наноробота, що вміє відтворювати себе з будь-яких матеріалів, щоб через деякий час вся Земля перетворилася на «сіру масу» наномашин. Цей сценарій кінця світу називається «екофагія» (пожирання навколишнього середовища).

Ассемблери також можуть працювати вибірково. Наприклад, у грі Deus Ex: Invisible War Чикаго було перетворено на сіру масу за допомогою нанодетонатора. У «Непередбачуваному ризику» (1962) Крістофера Анвіла вчений створив перетворювач грунту, який перетворив всю землю на сіро-коричневий слиз.

2005 року канал Sci Fi транслював телефільм «Шлях знищення», за сюжетом якого зі сховища компанії Stark Corps на Алясці стався випадковий викид нанороботів. Уряд, як завжди, вирішив закидати сіру масу атомними бомбами. Серіал цікавий тим, що в ньому показано, як поступове пожирання планети нанороботами спричинило потужні екологічні зміни.

Найчастіше у всіх нанопроблемах винні прокляті яйцеголові вчені. У романі Майкла Крайтона «Рой» корпорація «Ксимос», яка отримала замовлення від Пентагону на розробку нанороботів, не укладалася вчасно. Для прискорення процесу було вирішено дати нанітам програму самонавчання і випустити їх у пустелю Невади. Наслідки, ясна річ, були найнеприємнішими.

У книзі Грегорі Біра « Музика, що звучить у крові » Ще один безглуздий вчений спробував вкрасти з лабораторії нооцити - найпростіші біокомп'ютери, створені з лейкоцитів. Для цього він упорснув їх собі в кров. Там вони швидко розвинулися, здобули розум і асимілювали екосистему всієї Північної Америки, після чого еволюціонували ще далі і перейшли в інший вимір.

Перший реплікатор збирає свою копію за одну тисячну секунди, потім уже два реплікатори збирають ще два за іншу тисячну частку, тепер уже чотири збирають ще чотири, а вісім збирають ще вісім. За десять годин їх уже не тридцять шість, а 68 мільярдів. Менш ніж за день вони наберуть вагу в тонну, менш ніж за два дні вони важитимуть більше, ніж Земля.

Ерік Дрекслер "Машини творення" (1986)

У космосі також неспокійно. Однією з найнебезпечніших рас серіалу Stargate SG-1 можна назвати реплікаторів – невеликих кубиків, здатних відтворювати себе з будь-яких матеріалів та асимілювати нові технології. Їх не можна назвати нанороботами у буквальному значенні цього слова, проте кожен окремий блок - найскладніший пристрій, який підтримує молекулярну єдність з іншими блоками реплікаторів.

Інша раса серіалу - асуранці - є справжніми нанороботами. Якщо реплікатори невразливі перед енергетичною зброєю, але уражаються вогнепальною, то людиноподібні тіла асуранців легко пропускають через себе кулі, але розпадаються окремі наноблоки від плазмового заряду.

У фільмі «День, коли Земля зупинилася» робот GORT, який стріляє променями з голови, виявився колонією комах нанороботів. Вони знищили половину Манхеттена й у перспективі зжерли весь світ - проте за законами жанру було зупинено потужним електромагнітним імпульсом з корабля Клаату. Щоправда, разом із нанороботами настав негарантійний випадок і всім земним електроприладам, тож кінець фільму навряд чи можна назвати щасливим.

Нарешті, у другому сезоні серіалу Lexx була запропонована найцікавіша ідея фіналу екофагії: механічні руки, що самовідтворюються, переробили всю матерію Всесвіту. Потім вони погналися за головними героями, внаслідок чого вся маса всесвіту зібралася докупи і стався Великий вибух. Нанороботам на замітку: з'ївши весь світ, не накопичуйтесь в одному місці.

Екофагія – не завжди зло. Віл Маккарті у романі «Цвітіння» (1998) описує переробку всієї органіки Землі нанороботами «Мікора». Вціліли лише колоністи на кількох планетах Сонячної системи. Вони виношують плани помсти, однак у фіналі виявляють, що «сіра маса» розумна, а поглинені їй люди втратили фізичні тіла, але зберегли свої індивідуальності і втілилися в новий тип нанотовариства.

Сергій Лук'яненко в оповіданні «Нема чого ділити» висловив цікаву думку про обмеження свободи нанороботів механізмами квантового рівня. Фемтоботи не існують у матеріальному світі та їх не хвилює, яка форма матерії краща – звичайна речовина чи «сіра слиз». Вони припиняють будь-яку спробу бунту нанороботів, адже з людьми їм нема чого ділити.

Ідею «сірого слизу» було висловлено чверть століття тому. 2004 року її автор Ерік Дрекслер опублікував статтю «Безпечне експоненційне виробництво», в якій відмовився від цієї концепції і заявив, що подібні наномашини надто складні, щоб бути створеними в найближчому майбутньому. Найбільш практичною він вважає традиційне «конвеєрне» складання нанороботів. Замість фантастичної екофагії на думку автора слід побоюватися цілком реальних перегонів озброєнь, коли великомасштабне виробництво бойових нанороботів перетворить їх на зброю більш грізну, ніж атомну.

Пил до пилу

Історію звичайних нанороботів у фантастиці можна умовно розпочати з 1956 року, коли у продаж вийшла розповідь Артура Кларка «Сусіди». Професор Такато ставив на усамітненому атоле експерименти над термітами, намагаючись прищепити їм розум. Його головним інструментом був французький мікроманіпулятор - пристрій, що дозволяє за допомогою знижувальних передач виконувати хірургічні операції над живими клітинами. Це, звичайно, була не техніка нанорівня, але такий маніпулятор – «перша ластівка» фантастичних нанотехнологій, до розмов про які залишалося добрих 20 років.

Фантасти середини минулого століття звикли мислити лише на мікро-, але не на нанорівні. Наприклад, головний герой повісті Роберта Сілверберга "Як це було, коли не стало минулого" (1969) працював "звуковим скульптором". Він склеював динаміки зі спеціальної «гучномовної фарби» - мільйонів мікродинаміків розміром із молекулу. У романі «Непереможний» (1964) Станіслав Лем намалював картину еволюції роботів, що самовідтворюються, найбільш зручною формою «життя» для яких у результаті виявилися найпростіші мініатюрні мухи з мінімумом функцій, зате здатні об'єднуватися в непереможний багатомільярдний рій. Цікаво також, що в есе «Еволюція навпаки» автор стверджує, що головною ударною силою воєн майбутнього будуть нанороботи:

Та й що міг зробити найхоробріший і найдосвідченіший солдат, обвішаний гранатами, озброєний автоматом, ракетометом та іншою вогнепальною зброєю, з мікроскопічним і мертвим противником? Не більше, ніж лікар, який вирішив битися з мікробами холери чи чуми за допомогою молотка чи револьвера.

Станіслав Лем "Еволюція навпаки" (1983)

До 1970-х нанороботів у фантастиці не було, та й після цього вони багато років ніяк не могли прижитися у цьому жанрі. Досі наномеханізми існують лише на папері. А в епоху космічного прориву механізми атомарного розміру зовсім здавалися надто відірваними від реальності - авторів більше цікавили зірки та повнорозмірні роботи.

Коли технології трохи підтягнулися до мрій, про нанороботи заговорили знову. Оптимісти одразу згадали медицину: нанороботи можуть рухатися капілярами, діагностувати хвороби, вводити ліки локально і навіть робити операції. Вони здатні перемогти рак, знищити віруси, «заподіяти» пошкодження на рівні клітин і ДНК, забезпечуючи людині фізичне безсмертя (див., наприклад, «Транслюдина» Юрія Нікітіна»). Теоретично можливо навіть оживляти людей, заморожених методами кріоніки.

2005 року доктор Джон Холл запропонував концепцію «сервісного туману». Спочатку у його задумах був лише наномеханізм, що заміняє автомобільні ремені безпеки. Уявіть собі найпростіших нанороботів з телескопічними «руками», що тягнуться на всі боки. Вони розподіляються навколо пасажира і зчіплюються один з одним, утворюючи напівпрозору оболонку, що вентилюється. При аварії "руки" різко скорочуються, перетворюючи напівпрозорий туман на дуже твердий матеріал. Здатність «рук» пружинити забезпечить рівномірний розподіл енергії удару. Щось подібне («інерційні поля») можна побачити у серіалі «Зоряний шлях» або оповіданні Ларрі Нівена «Стародавня зброя» (1967).

Інший, ще більш умоглядний різновид сервісного туману - хмара нанороботів зі зімкнутими «руками», здатна набувати форми чого завгодно. Замість побудови твердого об'єкта атом за атомом вони одразу стають ним. Інакше кажучи, за бажанням людини будь-якої миті із сірого серпанку, що витає в повітрі, може «сконденсуватися» будь-який предмет меблів.

«Сервісний туман» також може стати наступним ступенем нашої еволюції. У кіберпанківському коміксі «Трансметрополітен» є раса «фоглетів» (foglets – щось на кшталт «туманників»), представники якої навчилися переселяти свій розум у хмару нанороботів. Воно може бути невидимим, а може згущуватися в рожевий туман із контурами обличчя фоглета.

З давніх-давен у літературі з'явився жанр «нанопанк». Ніл Стівенсон називав еру нанотехнологій «Діамантовим віком» (у кам'яний вік основним конструкційним матеріалом був камінь, а в алмазний - вуглець). Однойменний роман 1995 року описує такі дива нанотехніки, як генератори матерії, які безкоштовно забезпечують людей їжею та одягом, а міста мають «імунні системи» з хмар літаючих нанороботів.

Роком пізніше до теми нанопанка звернувся Пол Ді Філіппо (збірка « Рібофанк»). Його нанороботи, названі «силікробами», угнездилися в земній корі, захопили всю планету, а потім відтворили світ у тому ж вигляді, зберігши спогади його мешканців і навіть давши їм деяку свободу (нанохмара хотіла поглинути інші планети, а люди завжди прагнули космосу) .

У російській фантастиці до нанопанку можна віднести твори Олександра Тюріна («Чи бояться комп'ютери пекельного полум'я?», «Кіберозойська ера», «Вітчизняна війна 2012 року» тощо), а також книгу Олександра Лазаревича «Мережа «Нанотех».

Розумні речі

До сьогоднішнього дня роботу нанотехнологій можна побачити на власні очі лише в кількох випадках, і найчастіше йдеться про графіт. Вчені вже вміють вирощувати вуглецеві нанотрубки - найтонші циліндри згорнутих у трубку графітових гексагональних площин довжиною до декількох сантиметрів. Хоча зараз нанотрубки коштують кілька сотень доларів за 1 грам, їм пророкують майбутнє тросів для космічних ліфтів.

У 2004 році було отримано графен (кристалічні грати з атомів вуглецю), який може замінити кремній у нано-мікросхемах. У 2005 році компанія Altair Nanotechnologies заявила про створення наноматеріалу для електродів літієвих акумуляторів. Останні обіцяють зробити електромобілі не казкою, а буллю. Intel має намір зробити процесор зі структурними елементами 5 нм.

Вже можна записувати дані на диски з атомарною щільністю інформації, вже є наноантена-осцилятор, молекулярні ротори, молекулярні пропелери... Наприкінці 2008 року споживачеві було доступно близько 800 товарів з наноматеріалами - клейка стрічка, антисептичний одяг та фольга для їжі, крему від засмаги і т. п. Щомісяця з'являється до 5 найпростіших «нанопродуктів», що роздмухують маркетинговий «наноміхур». Що таке нанотехнології - чергові малореальні мрії про розумні роботи або інструмент прогресу на кшталт комп'ютерів та інтернету? Час покаже.

Протягом тривалого часу в науковій фантастиці йшлося про те, що в майбутньому для вирішення різних проблем будуть використовуватися крихітні роботи наніти. Наніти будуть здатні боротися з вірусними інфекціями, служити кур'єрами, що доставляють ліки, допомагати лікарям проводити відповідні операції і т. д. Якийсь час тому було оголошено про те, що прототип подібних нанітів вже був представлений шведськими вченими, але цей прототип був недосконалим. було керувати.

Нанороботи, або наноботи - роботи, розміром зіставні з молекулою (менше 100 нм), що володіють функціями руху, обробки та передачі інформації, виконання програм.

Нанороботи, здатні до створення своїх копій, тобто самовідтворення, називають реплікаторами. 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» та «наноген», проте технічно правильним терміном у контексті серйозних інженерних досліджень все одно залишається перший варіант.

Більш цікаву та працюючу версію нанітів створили вчені з Каліфорнійського університету. Результатом їх досліджень стали мікроскопічні роботи, здатні доставляти ліки всередині організму, не викликаючи при цьому болючих відчуттів або побічних ефектів.

Створені роботи перенесли на собі частки лікарських препаратів, використовуючи як паливо бульбашки газу. Газ, до речі, є продуктом життєдіяльності живої істоти, що утворюється всередині шлунка. Як перший випробувач виступила лабораторна миша, при цьому вона не зазнавала якихось незручностей і залишилася ціла.

Вчені говорять про те, що такий результат говорить про великий прогрес у галузі, адже створені ними роботи змогли рухатися в організмі зі швидкістю 60 мікрометрів на секунду. Для того щоб доставити ліки до пункту призначення (а в цьому експерименті їм потрібно було дістатися оболонки шлунка), довелося витратити деякий час, при цьому роботи залишалися в шлунку приблизно дванадцять годин, це дозволило їм точково впорснути ліки і досягти максимальної ефективності його дії.

Після того, як наніти побували в тілі миші, було зроблено розтин, який показав, що роботи абсолютно безпечно пройшли весь шлях і не завдали пошкоджень тканинам. У цьому рівень токсичного зараження залишився не більше норми. Це говорить про те, що вчені досягли своєї мети і отримали роботів, які будуть використовуватися в майбутньому для підвищення ефективності лікування.

Зараз вчені думають над тим, як збільшити швидкість пересування, а також про альтернативне паливо, оскільки використання газу може негативно вплинути на стан людини.

Нарешті, у серпні цього року, російські вчені подарували науковому співтовариству розробку воістину світового масштабу: перші розумні нано-роботи, здатні виконувати прості логічні операції та проводити лікування при виявленні патології!

Молодий російський вчений Максим Нікітін зі своїми колегами опублікував результати своїх досліджень в одному з найпрестижніших наукових журналів – Nature Nanotechnology. Примітно, що відкриття було зроблено не завдяки, а всупереч російським науковим реаліям: вчений провів дослідження повністю за свої кошти, самостійно закуповував необхідні реагенти за кордоном, працював по 70 годин на тиждень, а деякі експерименти проводив у домашній лабораторії, оскільки в інституті ночам працювати не дозволяється.

У питанні «розумних» наночасток давно назріло важливе питання: як навчити нано-біоробота відрізняти хворі клітини від здорових? Адже часто клітини відрізняються не так наявністю будь-якого біомаркера, як його концентрацією. Простіше кажучи, у деяких захворюваннях, таких як рак, здорові та хворі клітини дуже схожі та відрізняються лише ступенем концентрації деякої речовини (маркера). Ще одне питання – як програмувати біоробота на аналіз одразу двох факторів? Адже якщо робот зможе аналізувати кілька параметрів (наприклад, наявність однієї речовини та відсутність іншої), то націлювання ліків буде більш точним. З більшою точністю будуть уражатися саме патогенні клітини, а здорові виявляться незайманими.

Завдяки технології, розробленій Максимом Нікітіним, тепер будь-яку наночастинку можна перетворити на розумний біоробот, який здатний самостійно «подорожувати» організмом, аналізувати зустріті на шляху клітини та речовини, визначаючи наявність або відсутність тих чи інших умов на основі базових логічних операцій Так/Ні, І/або, як у звичайних комп'ютерах.

Максиму Нікітіну та його колегам у лабораторних умовах вдалося вирішити одразу обидві завдання: відтепер, як стверджують вчені, будь-яку наночастинку можна «навчити думати» та приймати прості логічні рішення на основі аналізу кількох параметрів. Якщо зустрінута по дорозі клітина відповідає всім умовам, то біоробот «вистрілює» у ній ліки. Якщо ні, то клітина залишається недоторканою. Перші чудові «розумні» ліки на основі даної технології можуть з'явитися на наших прилавках протягом 10 років, оскільки потрібні подальші розробки для конкретних захворювань та клінічні випробування. Головне, що тепер для розробки таких ліків існує технологія, яка, до речі, вже запатентована.

Щоб нашим читачам було зрозуміліше, чому це відкриття є справжнім проривом у медицині та біології, наведемо кілька прикладів можливого використання розумних нано-біороботів.

Наприклад, у разі запального процесу у організмі виділяються особливі речовини – цитоксины. Якщо наноробот зафіксував підвищену концентрацію цитоксинів у клітині, він доставляє до неї ліки. Якщо кількість цитоксинів у клітині перебуває у межах норми, то біоробот не чіпає її і йде обстежувати інші області.

На основі запатентованої технології можна створити життєво важливі ліки для діабетиків. Нанороботи, перебуваючи в організмі, змогли б аналізувати два фактори: концентрацію глюкози та концентрацію інсуліну у крові хворого. Якщо перший фактор високий, а другий низький, то біороботи генерують необхідну кількість інсуліну. Ще один приклад: у разі підвищеного ризику тромбоутворення нанороботи змогли б регулювати концентрацію речовин, що перешкоджають згортанню крові.

Розробка російських учених незабаром може лягти в основу нового покоління роботизованих нано-ліків, які працюватимуть як так звані тера-ностики (цей термін означає одночасне проведення діагностики захворювання та його лікування).

Створення нано-біороботів – лише одне з найновіших наукових відкриттів, що були передбачені у книгах Анастасії Нових із серії «Сенсей». Ми не знаємо, звідки автор узяла цю інформацію – але з кожним разом спостерігаємо, що все, що описане в книгах, збувається з точністю до дня. Таке почуття, що Анастасія Нових сама побувала в майбутньому, і знає, які технічні прориви на нас чекають і далі. Якщо ви хочете вже зараз дізнатися, які подальші дивовижні відкриття та події очікують людство, покваптесь познайомитися з цими чудовими творами, в яких ви знайдете для себе невичерпне джерело натхнення та вражаюче точну інформацію про минуле, сьогодення та майбутнє нашої планети! Ці книги можна скачати абсолютно безкоштовно з нашого сайту , або клацнувши по цитаті нижче.

Більшість істориків вважають творцем терміна фізика Річарда Фейнмана та його промову 1959 року: «Там, унизу, повно місця». У своїй промові Фейнман представив день, коли машини можна буде настільки зменшити, а в крихітних просторах буде закодовано стільки інформації, що з цього дня почнуться неймовірні технологічні прориви.

Але по-справжньому цю ідею розкрила книга Еріка Дрекслер «Двигуни створення: майбутня ера нанотехнологій». Дрекслер навів ідею наномашин, що самовідтворюються: машин, які будують інші машини.

Оскільки ці машини програмуються, їх можна направити на будівництво не тільки більшої кількості таких машин, але й на що захочете. І оскільки це будівництво відбувається на атомному рівні, ці нанороботи можуть розтягнути будь-який вид матеріалу (ґрунт, воду, повітря, будь-що) атом за атомом і зібрати з нього будь-що.

Дрекслер намалював картину світу, де вся бібліотека Конгресу може поміститися на чіпі розміром із кубик цукру і де екологічні скрубери очищають забруднюючі речовини прямо з повітря.

Але перш ніж ми досліджуємо можливості нанотехнологій, давайте вивчимо основи.

Що таке " "?

Нанотехнології – це наука, інженерія та технології, що проводяться на нанорівні, що становить від 1 до 100 нанометрів. По суті, ці маніпулювання та управління матеріалами на атомному та молекулярному рівні.

Щоб ви розуміли, давайте уявімо, що таке нанометр:

• Ставлення Землі до дитячого кубика – це приблизно відношення метра до нанометра.
• Це в мільйон разів менше за довжину мурашки.
• Товщина аркуша паперу – приблизно 100 000 нанометрів.
• Діаметр червоної кров'яної клітини – 7000-8000 нанометрів.
• Діаметр ланцюжка ДНК – 2,5 нанометра.

Наноробот - це машина, яка може будувати та маніпулювати речами точно і на атомному рівні. Уявіть робота, який може маніпулювати атомами, як дитина - кубиками LEGO, вибудовуючи з базових атомних будівельних блоків будь-що (C, N, H, O, P, Fe, Ni тощо). Хоча деякі люди заперечують майбутнє нанороботів як наукову фантастику, ви повинні розуміти, що кожен із нас живий сьогодні завдяки незліченним операціям наноботів у трильйонах наших клітин. Ми даємо їм біологічні назви на кшталт «рибосом», але за своєю суттю вони запрограмовані машини з функцією.

Варто також провести різницю між «мокрими» або «біологічними» нанотехнологіями, які використовують ДНК та машини життя для створення унікальних структур з білків або ДНК (як будівельний матеріал) та більше дрекслерівських нанотехнологій, які включають будівництво «ассемблера», або машини, яка займається 3D-друком із атомами в наномасштабах для ефективного створення будь-якої термодинамічно стабільної структури.

Розгляньмо кілька типів нанотехнологій, над якими б'ються дослідники.

Різні типи нанороботів та застосувань

Взагалі нанороботів дуже багато. Ось лише деякі з них.

• Найменші з можливих двигунів. Група фізиків з Університету Майнца в Німеччині нещодавно збудувала найменший двигун в історії з одного атома. Як і будь-який інший, цей двигун перетворює теплову енергію в рух - але робить це на найменших масштабах. Атом знаходиться в пастці в конусі електромагнітної енергії, а за допомогою лазерів його нагрівають і охолоджують, що призводить до руху атома в конусі вперед і назад, як поршня двигуна.
• 3D-рухомі наномашини з ДНК. Інженери-механіки з Університету штату Огайо спроектували та побудували складні нанорозмірні механічні частини, використовуючи «ДНК-орігамі» - довівши, що одні й ті самі основні принципи проектування, які застосовуються до повнорозмірних машин, можна застосувати і до ДНК - і може виробляти складні, керовані компоненти для майбутніх нанороботів
• Наноплавці. Вчені ETH Zurich і Technion розробили еластичний «наноплавник» у вигляді поліпірролового (Ppy) нанодроту довжиною 15 мікрометрів (мільйонних метра) та товщиною 200 нанометрів, який може рухатися через біологічну рідину на швидкості 15 мікрометрів за секунду. Наноплавці можна пристосувати для доставки ліків і за допомогою магнітів проводити їх через кровотік до цільових ракових клітин, наприклад.
• Мурашиний нанодвигун. Вчені Кембриджського університету розробили крихітний двигун, здатний надавати силу, що у 100 разів перевищує власну вагу, на будь-який м'яз. Нові нанодвигуни можуть призвести до наноробот, які досить малі, щоб проникати в живі клітини та боротися із захворюваннями, вважають вчені. Професор Джеремі Баумберг із Лабораторії Кавендіш, який керує дослідженням, назвав цей пристрій «мурашкою». Подібно до справжньої мурашки, вона може надавати силу, що в багато разів перевищує власну вагу.
• Мікророботи на кшталт сперматозоїдів. Група вчених з Університету Твенте (Нідерланди) та Німецького університету в Каїрі (Єгипет) розробила мікророботів на кшталт сперматозоїдів, якими можна було б керувати за рахунок слабких магнітних полів, що осцилюють. Їх можна було б використовувати для складних мікроманіпуляцій та цільових терапевтичних завдань.
• Роботи на основі бактерій. Інженери Університету Дрекселя розробили спосіб використання електричних полів, щоб допомагати мікроскопічним роботам, що працюють від бактерій, виявляти перешкоди та переміщатися ними. Область застосування включає доставку ліків, маніпуляцію стовбуровими клітинами для спрямування їх зростання чи будівництво мікроструктур.
• Наноракети. Декілька груп дослідників нещодавно побудували високошвидкісну версію нанорозмірних ракет з дистанційним керуванням, об'єднавши наночастки з біологічними молекулами. Вчені сподіваються розробити ракету, здатну працювати у будь-якому середовищі; наприклад, для доставки ліків у цільову область тіла.

Основні сфери застосування нано- та мікромашин

Можливості застосування таких нано- та мікромашин практично безмежні. Наприклад:

• Лікування раку. Виявляти та знищувати ракові клітини більш точно та ефективно.
• Механізм доставки ліків. Будувати механізми цільової доставки ліків для контролю та запобігання захворюванням.
• Медична візуалізація. Створення наночастинок, які збираються у певних тканинах і потім сканують тіло у процесі магнітно-резонансної томографії – це могло б виявити такі проблеми, як діабет.
• Нові пристрої зондування. З практично безмежними можливостями налаштовувати зондувальні та скануючі характеристики нанороботів, ми могли б відкрити для себе наші тіла та ефективніше вимірювати світ навколо нас.
• Пристрої зберігання інформації. Біоінженер і генетик з Гарвардського інституту Вісса успішно зберіг 5,5 петабіт даних – близько 700 терабайтів – в одному грамі ДНК, перевершивши попередній рекорд густини даних у ДНК у тисячу разів.
• Нові енергетичні системи. Нанороботи можуть відіграти певну роль у розробці більш ефективної системи використання відновлюваних джерел енергії. Або вони могли б зробити наші сучасні машини більш енергоефективними таким чином, що ті потребуватимуть меншої кількості енергії для роботи з колишньою ефективністю.
• Надміцні метаматеріали. В галузі метаматеріалів проводиться багато досліджень. Група з Каліфорнійського технологічного інституту розробила новий тип матеріалу, що складається з нанорозмірних розпірок, подібних до розпорок Ейфелевої вежі, який став одним з найміцніших і найлегших в історії.
• Розумні вікна та стіни. Електрохромні пристрої, які динамічно змінюють колір при застосуванні потенціалу, широко вивчаються для використання в енергоефективних розумних вікнах - які могли б підтримувати внутрішню температуру кімнати, самоочищатися та багато іншого.
• Мікрогубки для очищення океанів. Губка з вуглецевих нанотрубок, здатна всмоктувати забруднюючі воду речовини, на зразок добрив, пестицидів і фармацевтичних препаратів, втричі ефективніша за попередні варіанти.
• Реплікатори. Відомі також як "молекулярні асемблери", ці пропоновані пристрої можуть здійснювати хімічні реакції шляхом розташування реактивних молекул з атомною точністю.
• Датчики здоров'я. Ці датчики могли б спостерігати за хімією нашої крові, повідомляючи нас про те, що відбувається, виявляти шкідливу їжу або запалення в тілі і так далі.
• Підключення наших мізків до Інтернету. Рей Курцвейл вважає, що нанороботи дозволять нам підключити нашу біологічну нервову систему до хмари у 2030 році.

Як бачите, це лише початок. Можливості практично безмежні.

Нанотехнології мають потенціал вирішити найбільші проблеми, з якими сьогодні зіткнувся світ. Вони могли б покращити продуктивність людей, забезпечити нас усіма необхідними матеріалами, водою, енергією та їжею, захистити нас від невідомих бактерій та вірусів та навіть зменшити кількість причин для порушення світу.

Якщо цього замало, ринок нанотехнологій просто величезний. До 2020 року світова галузь нанотехнологій зросте до ринку 75,8 мільярда доларів.