Название конструктора в котором главные герои нанороботы. Наниты впервые были использованы на практике! Общая схема проектирования наноробота на базе метода ветвей и границ

Еще в 1986 году известный американский инженер Эрик Дрекслер в своей книге «Машина созидания» привел пример роботов, способных строить объекты на молекулярном уровне - атом за атомом. Они также должны проникать в тело человека и лечить его изнутри, воздействуя непосредственно на пораженные болезнью участки организма. Все это звучит утопично, но сегодня многие ученые уверены, что появление таких машин - нанороботов - это всего лишь вопрос времени.

Что такое нанороботы?

Четкого ответа на этот вопрос пока не существует - нет единого и универсального толкования термина «наноробот». В целом же, когда говорят о таких устройствах, обычно имеют в виду крошечных роботов размером с молекулу, способных манипулировать атомами и прочими нанообъектами. Иными словами, они способны воздействовать на саму основу всего нашего мира, ведь уже доказано, что все вокруг, включая нас самих, состоит из атомов. Это открывает широкие возможности нанороботам и людям, управляющими ими.

Далеко не все ученые верят в то, что нанороботов реально создать, и их сложно винить в скептицизме - все описанное выше действительно звучит слишком фантастично. Но нужно понимать, что каждый из нас жив сегодня благодаря бесчисленным операциям наноботов в триллионах наших клеток. Люди дают им определенные названия, например, «рибосомы», «кровяные тельца» и т.д., но по своей сути они — запрограммированные машины с функцией. Если мы сможем понять, какую именно «программу» они используют, и сможем ее воссоздать - будущее с нанороботами не заставит себя долго ждать.

Сейчас используется несколько способов создания нанороботов. Согласно первому, для этих целей потребуется специальная нанофабрика. Это комплекс устройств, предназначенный для комбинации атомов и создания из них различных связей. Второй метод подразумевает создание наноробота на основе ДНК.

Возможный потенциал нанороботов

Ученые считают, что он практически безграничен. При достаточном уровне развития технологии эти микроскопические устройства смогут в прямом смысле преобразить наш мир. Среди прочего они позволят:

Лечить все болезни, даже такие опасные, как рак. Врачи смогут внедрять роботов в организм пациента и с их помощью быстро отслеживать пораженные клетки, а затем напрямую лечить их изнутри! Это, в свою очередь, позволит существенно продлить срок человеческой жизни и, возможно, даже обрести бессмертие.

Изменять организм, улучшая его функции и возможности. Наноботы в данном случае используются как имплантаты. Помещенные внутрь организма, они будут отслеживать его состояние, быстро фиксировать симптомы заболеваний, улучшать физические данные носителя и т. д.

Подключить мозг к Интернету. Напрямую! Изобретатель Реймонд Курцвел считает, что это станет возможным уже в 2030 году.

Очищать воды Мирового океана и воздух, высасывая загрязнения на молекулярном уровне.

Это лишь малая часть возможностей нанороботов. При должной фантазии и изобретательности с их помощью можно сделать невероятно много.

Современные нанороботы

Уже создан целый ряд удивительных разработок в данном направлении! Приведем здесь только некоторых из них:

Наноплавники от ETH Zurich и Technion. Устройство представляет собой полипропиловую проволоку. Она способна двигаться в биологической жидкости организма со скоростью 15 микрометров в секунду. Такой «наноплавник» можно использовать для точечной доставки лекарств в пораженный орган.

3D-движущиеся наномашины из ДНК. Такую необычную конструкцию разработали ученые Университета Огайо. Эти боты сконструированы непосредственно из ДНК-клеток и могут выполнять определенные манипуляции.

Еще один вид нанороботов, предназначенный для доставки лекарств в заданные участки, создали ученые Дрексельского Университета. Конструкция представляет собой цепочку из 13 ботов, способных передвигаться по биологической жидкости со скоростью 17,85 микрометра в секунду.

Эти наноботы, конечно, еще не способны лечить все болезни и подключать человеческий мозг к Интернету. И в ближайшее время не смогут. Но очевидно, что все к тому идет, и появление наноботов в повседневной жизни - это не настолько нереально, как может показаться на первый взгляд.

Кратко о статье: Нанороботы - от гонок графитово-водородных автомобилей по золотой фольге до «серой слизи» Дрекслера, боевых нанороботов Лема и «сервисного тумана» Холла.

Мелочи жизни

Нанороботы

Научно-фантастический подход еще не означает, что речь всегда идет о будущем. Это лишь понимание того, что будущее будет другим.

Нил Стивенсон (интервью с Катериной Асаро, 1999 год)

Лень - двигатель прогресса. И это не просто забавный оксюморон. Чего только люди ни придумают, лишь бы не работать! Все изобретения - от палки-копалки до калькулятора - преследуют лишь одну цель: превратить труд в отдых. При этом исповедуется принцип всеобщей миниатюризации. Вспомните размеры первых телевизоров, компьютеров и мобильных телефонов. Сегодня все это можно легко унести в карманах. Ученые предсказывают, что рано или поздно в повседневный обиход войдут микроскопические устройства, собранные из отдельных молекул или даже атомов.

Десятилетия назад фантасты писали о гигантских шагающих роботах и танках размером с дом. В наши дни такая гигантомания - симптом футурологической близорукости. Если завтрашний день принадлежит роботам, то взглянуть на мир будущего можно будет только через микроскоп. Встречайте хозяев наших потомков - великих малышей нанороботов!

Мал мала меньше

Парадоксальный факт - никто не может точно ответить на вопрос, что же такое «нанотехнология». На бытовом уровне она воспринимается как нечто среднее между научной фантастикой и очередной чиновничьей «нанокормушкой» для малопонятной государственной корпорации «Роснано» во главе с легендарным Анатолием Чубайсом. А приставка «нано-« чаще всего используется хитрыми маркетологами для рекламы стирального порошка или машинного масла.

Правда в том, что нанотехнологии до сих пор на 99% теоретическая дисциплина, изучающая лишь перспективы создания вещей с заданной микроструктурой путем манипулирования молекулами или атомами. Практические достижения в этой области скромны и разрознены. Проще говоря, если собрать воедино все доступные для изготовления наноконструкции (нанопорошки, нанотрубки, нанопленки), то не удастся изготовить ни одного мало-мальски полезного микроустройства.

В данный момент нанотехнологии находятся примерно на том же уровне развития, что и космонавтика при Циолковском. Основные открытия еще впереди. А открывать придется много, ведь даже если собрать из атомов механические часы, аналогичные по конструкции полноразмерным, то работать они не будут. При таких масштабах проектирования придется учитывать межмолекулярные взаимодействия и даже квантовые эффекты (к примеру, температура плавления наночастиц очень низка - наночастица олова плавится при 130 градусах вместо обычных 230.

Нанотехнология произведет переворот в химии, медицине и микроэлектронике. Возможность создавать вещества, укладывая атомы слой за слоем, сделает ненужными «старомодные» химические реакции. Уголь и алмазы, песок и микрочипы, рак и здоровая ткань - все они отличаются друг от друга лишь последовательностью комбинации атомов.

Историю нанотехнологии принято отсчитывать от выступления знаменитого физика Ричарда Фейнмана в 1959 году на заседании Американского физического общества. Речь называлась «Там внизу много места» и была посвящена возможности манипулирования одиночными атомами. Согласно мысленному эксперименту Фейнмана следовало создать машину, мастерящую свои собственные копии чуть меньшего размера. Физическим пределом здесь был бы размер атома. В итоге мы бы получили гигантское количество микромашин, способных собирать из атомов любые - даже самые крупные - вещи.

Но Фейнман был неоригинален. Еще 20 годами ранее о том же самом писал друг Корнея Чуковского - писатель и путешественник Борис Степанович Житков. В его рассказе «Микроруки» инженер вначале сделал небольшие манипуляторы, повторявшие движения его рук, с их помощью собрал еще меньшие «руки», потом еще более мелкие - и так далее до тех пор, пока ему не пришлось делать перчатки для микрорук из шкур инфузорий.

Если бы, - говорит, - был лучше мелкоскоп, который в пять миллионов увеличивает, так вы изволили бы, - говорит, - увидать, что на каждой подковинке мастерово имя выставлено: какой русский мастер ту подковку делал.

Николай Лесков «Левша»

Слово «нанотехнология» впервые прозвучало в 1974 году - японский ученый Норио Танигути употребил его в том же контексте, что и Фейнман. В 1980-х годах математическим обоснованием этой проблемы занимался инженер Эрик Дрекслер. Он утверждал, что начинать следует с белковых микромашин (уже сейчас компания Eli Lilly продает инсулин, сделанный бактериями), и лишь потом следует переходить к sine qua non* нанотехнологии - ассемблерам, то есть нанороботам, воспроизводящим самим себя.

*«То, без чего нет», необходимое условие.

Серое гу

Из идеи ассемблеров Дрекслер вывел понятие «grey goo» (традиционно переводимое, как «серая жижа» или «серая масса»). Теоретически достаточно лишь одного наноробота, умеющего воспроизводить себя из любых материалов, чтобы через некоторое время вся Земля превратилась в «серую массу» наномашин. Этот сценарий конца света называется «экофагия» (пожирание окружающей среды).

Ассемблеры также могут работать избирательно. К примеру, в игре Deus Ex: Invisible War Чикаго был превращен в серую массу с помощью нанодетонатора. В «Непредвиденном риске» (1962) Кристофера Анвила ученый создал преобразователь почвы, который превратил всю землю в серо-коричневую слизь.

В 2005 году канал Sci Fi транслировал телефильм «Путь уничтожения», по сюжету которого из хранилища компании Stark Corps на Аляске произошел случайный выброс нанороботов. Правительство, как обычно, приняло решение забросать серую массу атомными бомбами. Сериал интересен тем, что в нем показано, как постепенное пожирание планеты нанороботами вызвало мощные экологические изменения.

Чаще всего во всех нанопроблемах виноваты проклятые яйцеголовые ученые. В романе Майкла Крайтона «Рой» корпорация «Ксимос», получившая заказ от Пентагона на разработку нанороботов, не укладывалась в сроки. Для «ускорения» процесса было решено дать нанитам программу самообучения и выпустить их в пустыню Невады. Последствия, ясное дело, были самыми неприятными.

В книге Грегори Бира « Музыка, звучащая в крови» еще один бестолковый ученый попытался украсть из лаборатории нооциты - простейшие биокомпьютеры, созданные из лейкоцитов. Для этого он впрыснул их себе в кровь. Там они быстро развились, обрели разум и ассимилировали экосистему всей Северной Америки, после чего эволюционировали еще дальше и перешли в другое измерение.

Первый репликатор собирает свою копию за одну тысячную секунды, затем уже два репликатора собирают еще два за другую тысячную долю, теперь уже четыре собирают еще четыре, а восемь собирают еще восемь. Через десять часов их уже не тридцать шесть, а 68 миллиардов. Менее чем за день они наберут вес в тонну, менее чем за два дня они будут весить больше, чем Земля...

Эрик Дрекслер «Машины созидания» (1986)

В космосе тоже неспокойно. Одной из самых опасных рас сериала Stargate SG-1 можно назвать репликаторов - небольших кубиков, способных воспроизводить себя из любых материалов и ассимилировать новые технологии. Их нельзя назвать нанороботами в прямом смысле этого слова, однако каждый отдельный блок - сложнейшее устройство, которое поддерживает молекулярное единство с другими блоками репликаторов.

Другая раса сериала - асуранцы - представляет собой истинных нанороботов. Если репликаторы неуязвимы перед энергетическим оружием, но поражаются огнестрельным, то человекоподобные тела асуранцев легко пропускают через себя пули, но распадаются на отдельные наноблоки от плазменного заряда.

В фильме «День, когда Земля остановилась» робот GORT, стреляющий лучами из головы, оказался колонией насекомоподобных нанороботов. Они уничтожили половину Манхэттена и в перспективе сожрали бы весь мир - однако по законам жанра были остановлены мощнейшим электромагнитным импульсом из корабля Клаату. Правда, вместе с нанороботами наступил негарантийный случай и всем земным электроприборам, так что конец фильма вряд ли можно назвать счастливым.

Наконец, во втором сезоне сериала Lexx была предложена интереснейшая идея финала экофагии: самовоспроизводящиеся механические руки переработали всю материю Вселенной. Затем они погнались за главными героями, в результате чего вся масса вселенной собралась воедино и произошел Большой взрыв. Нанороботам на заметку: сожрав весь мир, не скапливайтесь в одном месте.

Экофагия - не всегда зло. Уил Маккарти в романе «Цветение» (1998) описывает переработку всей органики Земли нанороботами «Микора». Уцелели лишь колонисты на нескольких планетах Солнечной системы. Они вынашивают планы мести, однако в финале обнаруживают, что «серая масса» разумна, а поглощенные ей люди лишились физических тел, но сохранили свои индивидуальности и воплотились в новый тип нанообщества.

Сергей Лукьяненко в рассказе «Нечего делить» высказал интересную мысль об ограничении свободы нанороботов механизмами квантового уровня. Фемтоботы не существуют в материальном мире и их не волнует, какая форма материи лучше - обычное вещество или «серая слизь». Они пресекают любую попытку бунта нанороботов, ведь с людьми им делить нечего.

Идея «серой слизи» была высказана четверть века назад. В 2004 году ее автор Эрик Дрекслер опубликовал статью «Безопасное экспоненциальное производство», в которой отказался от этой концепции и заявил, что подобные наномашины слишком сложны, чтобы быть созданными в обозримом будущем. Наиболее практичной он считает традиционную «конвейерную» сборку нанороботов. Вместо фантастической экофагии по мнению автора следует опасаться вполне реальной гонки вооружений, когда крупномасштабное производство боевых нанороботов превратит их в оружие более грозное, чем атомное.

Пыль к пыли

Историю обычных нанороботов в фантастике можно условно начать с 1956 года, когда в продажу вышел рассказ Артура Кларка «Соседи». Профессор Такато ставил на уединенном атолле эксперименты над термитами, пытаясь привить им разум. Его главным инструментом был французский микроманипулятор - устройство, позволяющее с помощью понижающих передач выполнять хирургические операции над отдельными живыми клетками. Это, конечно, была не техника наноуровня, но такой манипулятор - «первая ласточка» фантастических нанотехнологий, до разговоров о которых оставалось добрых 20 лет.

Фантасты середины прошлого века привыкли мыслить лишь на микро-, но не на наноуровне. К примеру, главный герой повести Роберта Силверберга «Как это было, когда не стало прошлого» (1969) работал «звуковым скульптором». Он склеивал динамики из специальной «громкоговорящей краски» - миллионов микродинамиков размером с молекулу. В романе «Непобедимый» (1964) Станислав Лем нарисовал картину эволюции самовоспроизводящихся роботов, наиболее удобной формой «жизни» для которых в итоге оказались простейшие миниатюрные мухи с минимумом функций, но зато способные объединяться в непобедимый многомиллиардный рой. Интересно также, что в эссе «Эволюция наоборот» автор утверждает, что главной ударной силой войн будущего будут нанороботы:

Да и что мог поделать самый храбрый и опытный солдат, обвешанный гранатами, вооруженный автоматом, ракетометом и прочим огнестрельным оружием, с микроскопическим и мертвым противником? Не больше, чем врач, который решил бы сражаться с микробами холеры или чумы при помощи молотка или револьвера.

Станислав Лем «Эволюция наоборот» (1983)

До 1970-х нанороботов в фантастике не было, да и после этого они много лет никак не могли прижиться в этом жанре. До сих пор наномеханизмы существуют лишь на бумаге. А в эпоху космического прорыва механизмы атомарного размера и вовсе казались слишком оторванными от реальности - авторов больше интересовали звезды и полноразмерные роботы.

Когда технологии слегка подтянулись к мечтам, о нанороботах заговорили вновь. Оптимисты сразу вспомнили медицину : нанороботы могут двигаться по капиллярам, диагностировать болезни, вводить лекарства локально и даже делать операции. Они способны победить рак, уничтожить вирусы, «чинить» повреждения на уровне клеток и ДНК, обеспечивая человеку физическое бессмертие (см., к примеру, «Трансчеловек» Юрия Никитина»). Теоретически возможно будет даже оживлять людей, замороженных методами крионики.

В 2005 году доктор Джон Холл предложил концепцию «сервисного тумана». Первоначально в его замыслах был лишь наномеханизм, заменяющий автомобильные ремни безопасности. Представьте себе простейших нанороботов с телескопическими «руками», простирающимися во все стороны. Они распределяются вокруг пассажира и сцепляются друг с другом, образуя вентилируемую полупрозрачную оболочку. При аварии «руки» резко сокращаются, превращая полупрозрачный туман в очень твердый материал. Способность «рук» пружинить обеспечит равномерное распределение энергии удара. Нечто подобное («инерционные поля») можно увидеть в сериале «Звездный путь» или рассказе Ларри Нивена «Древнее оружие» (1967).

Другая, еще более умозрительная разновидность сервисного тумана - облако нанороботов с сомкнутыми «руками», способное принимать форму чего угодно. Вместо построения твердого объекта атом за атомом они сразу же становятся им. Иначе говоря, по желанию человека в любой момент из серой дымки, витающей в воздухе, может «сконденсироваться» любой предмет мебели.

«Сервисный туман» также может стать следующей ступенью нашей эволюции. В киберпанковском комиксе «Трансметрополитен» есть раса «фоглетов» (foglets - нечто вроде «туманники»), представители которой научились переселять свой разум в облако нанороботов. Оно может быть невидимым, а может сгущаться в розовый туман с очертаниями лица фоглета.

С недавних пор в литературе появился жанр «нанопанк». Нил Стивенсон называл эру нанотехнологий «Алмазным веком» (в каменный век основным конструкционным материалом был камень, а в алмазный - углерод). Одноименный роман 1995 года описывает такие чудеса нанотехники, как генераторы материи, бесплатно снабжающие людей едой и одеждой, а у городов есть «иммунные системы» из облаков летающих нанороботов.

Годом позже к теме нанопанка обратился Пол Ди Филиппо (сборник «Рибофанк »). Его нанороботы, названные «силикробами», угнездились в земной коре, захватили всю планету, а потом воссоздали мир в том же виде, сохранив воспоминания его обитателей и даже дав им некоторую свободу (нанооблако желало поглотить другие планеты, а люди всегда стремились в космос).

В российской фантастике к нанопанку можно отнести произведения Александра Тюрина («Боятся ли компьютеры адского пламени?», «Киберозойская эра», «Отечественная война 2012 года» и т. д.), а также книгу Александра Лазаревича «Сеть «Нанотех».

Умные вещи

К сегодняшнему дню работу нанотехнологий можно увидеть воочию лишь в нескольких случаях, и чаще всего речь идет о графите. Ученые уже умеют выращивать углеродные нанотрубки - тончайшие цилиндры свернутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей длиной до нескольких сантиметров. Хотя сейчас нанотрубки стоят несколько сотен долларов за 1 грамм, им прочат будущее тросов для космических лифтов.

В 2004 году был получен графен (кристаллическая решетка из атомов углерода), который может заменить кремний в нано-микросхемах. В 2005 году компания Altair Nanotechnologies заявила о разработке наноматериала для электродов литиевых аккумуляторов. Последние обещают сделать электромобили не сказкой, а былью. Intel намеревается сделать процессор со структурными элементами в 5 нм.

Уже можно записывать данные на диски с атомарной плотностью информации, уже есть наноантенна-осциллятор, молекулярные роторы, молекулярные пропеллеры... В конце 2008 года потребителю было доступно около 800 товаров с наноматериалами - клейкая лента, антисептическая одежда и фольга для пищи, крема от загара и т. п. Каждый месяц появляется до 5 простейших «нанопродуктов», раздувающих маркетинговый «нанопузырь». Что такое нанотехнологии - очередные малореальные грезы о разумных роботах или инструмент прогресса вроде компьютеров и интернета? Время покажет.

На протяжении долгого времени в научной фантастике говорилось о том, что в будущем для решения разных проблем будут использоваться крошечные роботы наниты. Наниты будут способны бороться с вирусными инфекциями, служить курьерами, доставляющими лекарства, помогать врачам проводить соответствующие операции и т. д. Некоторое время назад было объявлено о том, что прототип подобных нанитов уже был представлен шведскими учеными, но этот прототип был несовершенным, им невозможно было управлять.

Наноро́боты, или нанобо́ты - роботы, размером сопоставимые с молекулой (менее 100 нм), обладающие функциями движения, обработки и передачи информации, исполнения программ.

Нанороботы, способные к созданию своих копий, то есть самовоспроизводству, называются репликаторами. 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.

Кроме слова «наноробот» также используют выражения «нанит» и «наноген», однако, технически правильным термином в контексте серьёзных инженерных исследований все равно остается первый вариант.

Более интересную и работающую версию нанитов создали ученые из Калифорнийского университета. Результатом их исследований стали микроскопические роботы, способные доставлять лекарства внутри организма, не вызывая при этом болевых ощущений или побочных эффектов.

Созданные роботы перенесли на себе частицы лекарственных препаратов, используя в качестве топлива пузырьки газа. Газ, кстати, является продуктом жизнедеятельности живого существа, он образуется внутри желудка. В качестве первого испытателя выступила лабораторная мышь, при этом она не испытывала какие-либо неудобства и осталась цела.

Ученые говорят о том, что такой результат говорит о большом прогрессе в отрасли, ведь созданные ими роботы смогли двигаться в организме со скоростью 60 микрометров в секунду. Для того чтобы доставить лекарство до пункта назначения (а в этом эксперименте им нужно было добраться до оболочки желудка), пришлось затратить некоторое время, при этом роботы оставались в желудке примерно двенадцать часов, это позволило им точечно впрыснуть лекарство и добиться предельной эффективности его действия.

После того, как наниты побывали в теле мыши, было произведено вскрытие, которое показало, что роботы абсолютно безопасно прошли весь путь и не нанесли повреждения тканям. При этом уровень токсического заражения остался в пределах нормы. Это говорит о том, что ученые добились своей цели и получили роботов, которые будут использоваться в будущем для повышения эффективности от лечения.

Сейчас ученые думают над тем, как увеличить скорость передвижения, а также об альтернативном топливе, так как использование газа может негативно сказаться на состоянии человека.

Наконец, в августе этого года, российские ученые подарили научному сообществу разработку поистине мирового масштаба: первые умные нано-роботы, способные выполнять простые логические операции и самостоятельно производить лечение при обнаружении патологии!

Молодой российский ученый Максим Никитин со своими коллегами опубликовал результаты своих исследований в одном из самых престижных научных журналов – Nature Nanotechnology. Примечательно, что открытие было сделано не благодаря, а вопреки российским научным реалиям: ученый провел исследование полностью на свои средства, самостоятельно закупал необходимые реагенты за границей, работал по 70 часов в неделю, а некоторые эксперименты проводил в домашней лаборатории, так как в институте по ночам работать не разрешается.

В вопросе «умных» наночастиц давно назрел важный вопрос: как научить нано-биоробота отличать больные клетки от здоровых? Ведь зачастую клетки отличаются не столько наличием какого-либо биомаркера, сколько его концентрацией. Проще говоря, в некоторых заболеваниях, таких как рак, здоровые и больные клетки очень похожи и отличаются только степенью концентрации некоторого вещества (маркера). Еще один вопрос – как программировать биоробота на анализ сразу двух факторов? Ведь если робот сможет анализировать несколько параметров (например, наличие одного вещества и отсутствие другого), то «нацеливание» лекарства будет более точным. С большей точностью будут поражаться именно патогенные клетки, а здоровые окажутся нетронутыми.

Благодаря технологии, разработанной Максимом Никитиным, теперь любую наночастицу можно превратить в умный биоробот, который способен самостоятельно «путешествовать» по организму, анализировать встреченные на пути клетки и вещества, определяя наличие или отсутствие тех или иных условий на основе базовых логических операций Да/Нет, И/Или, как в обычных компьютерах.

Максиму Никитину и его коллегам в лабораторных условиях удалось решить сразу обе задачи: отныне, как утверждают ученые, любую наночастицу можно «научить думать» и принимать простые логические решения на основе анализа нескольких параметров. Если встреченная на пути клетка соответствует всем условиям, то биоробот «выстреливает» в нее лекарство. Если нет, то клетка остается нетронутой. Первые чудесные «умные» лекарства на основе данной технологии могут появиться на наших прилавках в течение 10 лет, так как требуются дальнейшие разработки для конкретных заболеваний и клинические испытания. Главное, что теперь для разработки таких лекарств существует работающая технология, которая, кстати, уже запатентована.

Чтобы нашим читателям было более понятно, почему данное открытие является настоящим прорывом в медицине и биологииии, приведем пару примеров возможного использования умных нано-биороботов.

Например, в случае воспалительного процесса в организме выделяются особые вещества – цитоксины. Если наноробот зафиксировал повышенную концентрацию цитоксинов в клетке, то он доставляет в нее лекарство. Если число цитоксинов в клетке находится в пределах нормы, то биоробот не трогает ее и идет обследовать другие области.

На основе запатентованной технологии возможно создать жизненно важное лекарство для диабетиков. Нанороботы, находясь в организме, смогли бы анализировать два фактора: концентрацию глюкозы и концентрацию инсулина в крови больного. Если первый фактор высокий, а второй – низкий, то биороботы генерируют необходимое количество инсулина. Еще один пример: в случае повышенного риска тромбообразования нанороботы смогли бы регулировать концентрацию веществ, которые препятствуют свертыванию крови.

Разработка российских ученых вскоре может лечь в основу нового поколения роботизированных нано-лекарств, которые буду работать в качестве так называемых тера-ностиков (этот термин означает одновременное проведение диагностики заболевания и его лечения).

Создание нано-биороботов – лишь одно из новейших научных открытий, которые были предсказаны в книгах Анастасии Новых из серии «Сэнсэй». Мы не знаем, откуда автор взяла эту информацию – но с каждым разом наблюдаем, что все описанное в книгах сбывается с точностью до дня. Такое чувство, что Анастасия Новых сама побывала в будущем, и знает какие технические прорывы нас ждут и дальше. Если вы хотите уже сейчас узнать, какие дальнейшие удивительные открытия и события ожидают человечество, поторопитесь познакомиться с этими великолепными произведениями, в которых вы найдете для себя неиссякаемый источник вдохновения и поразительно точную информацию о прошлом, настоящем и будущем нашей планеты! Эти книги можно скачать совершенно бесплатно с нашего сайта , или кликнув по цитате ниже.

Большинство историков считают создателем термина физика Ричарда Фейнмана и его речь 1959 года: «Там, внизу, полно места». В своей речи Фейнман представил день, когда машины можно будет настолько уменьшить, а в крошечных пространствах будет закодировано столько информации, что с этого дня начнутся совершенно невероятные технологические прорывы.

Но по-настоящему эту идею раскрыла книга Эрика Дрекслера «Двигатели создания: грядущая эра нанотехнологий». Дрекслер привел идею самовоспроизводящихся наномашин: машин, которые строят другие машины.

Поскольку эти машины программируемы, их можно направить на строительство не только большего числа таких машин, но и на что захотите. И поскольку это строительство происходит на атомном уровне, эти нанороботы могут растащить любой вид материала (почву, воду, воздух, что угодно) атом за атомом и собрать из него что угодно.

Дрекслер нарисовал картину мира, где вся библиотека Конгресса может поместиться на чипе размером с кубик сахара и где экологические скрубберы вычищают загрязняющие вещества прямо из воздуха.

Но прежде чем мы исследуем возможности нанотехнологий, давайте изучим основы.

Что такое « »?

Нанотехнологии - это наука, инженерия и технологии, проводимые на наноуровне, что составляет от 1 до 100 нанометров. По сути, эти манипулирование и управление материалами на атомном и молекулярном уровне.

Чтобы вы понимали, давайте представим, что такое нанометр:

• Отношение Земли к детскому кубику - это примерно отношение метра к нанометру.
• Это в миллион раз меньше длины муравья.
• Толщина листа бумаги - примерно 100 000 нанометров.
• Диаметр красной кровяной клетки - 7000-8000 нанометров.
• Диаметр цепочки ДНК - 2,5 нанометра.

Наноробот - это машина, которая может строить и манипулировать вещами точно и на атомном уровне. Представьте робота, который может манипулировать атомами, как ребенок - кубиками LEGO, выстраивая из базовых атомных строительных блоков что угодно (C, N, H, O, P, Fe, Ni и пр.). Хотя некоторые люди отрицают будущее нанороботов как научную фантастику, вы должны понимать, что каждый из нас жив сегодня благодаря бесчисленным операциям наноботов в триллионах наших клеток. Мы даем им биологические названия вроде «рибосом», но по своей сути они - запрограммированные машины с функцией.

Стоит также провести различие между «мокрыми» или «биологическими» нанотехнологиями, которые используют ДНК и машины жизни для создания уникальных структур из белков или ДНК (в качестве строительного материала) и больше дрекслеровских нанотехнологий, которые включают строительство «ассемблера», или машины, которая занимается 3D-печатью с атомами в наномасштабах для эффективного создания любой термодинамически стабильной структуры.

Давайте рассмотрим несколько типов нанотехнологий, над которыми бьются исследователи.

Различные типы нанороботов и применений

Вообще, нанороботов очень много. Вот лишь некоторые из них.

• Самые малые из возможных двигатели . Группа физиков из Университета Майнца в Германии недавно построила самый маленький двигатель в истории из одного атома. Как и любой другой, этот двигатель преобразует тепловую энергию в движение - но делает это на самых малых масштабах. Атом находится в ловушке в конусе электромагнитной энергии, а с помощью лазеров его нагревают и охлаждают, что приводит к движению атома в конусе вперед и назад, будто поршня двигателя.
• 3D-движущиеся наномашины из ДНК . Инженеры-механики из Университета штата Огайо спроектировали и построили сложные наноразмерные механические части, используя «ДНК-оригами» - доказав, что одни и те же основные принципы проектирования, которые применяются к полноразмерным машинам, можно применить и к ДНК - и может производить сложные, управляемые компоненты для будущих нанороботов.
• Наноплавники . Ученые ETH Zurich и Technion разработали эластичный «наноплавник» в виде полипирроловой (Ppy) нанопроволоки длиной в 15 микрометров (миллионных метра) и толщиной в 200 нанометров, который может двигаться через биологическую жидкость на скорости 15 микрометров в секунду. Наноплавники можно приспособить для доставки лекарств и с помощью магнитов проводить их через кровоток к целевым раковым клеткам, например.
• Муравьиный нанодвигатель . Ученые Кембриджского университета разработали крошечный двигатель, способный оказывать силу, в 100 раз превышающую собственный вес, на любой мускул. Новые нанодвигатели могут привести к нанороботам, которые достаточно малы, чтобы проникать в живые клетки и бороться с заболеваниями, считают ученые. Профессор Джереми Баумберг из Лаборатории Кавендиш, руководящий исследованием, назвал это устройство «муравьем». Подобно настоящему муравью, оно может оказывать силу, во много раз превышающую собственный вес.
• Микророботы по типу сперматозоидов . Группа ученых из Университета Твенте (Нидерланды) и Немецкого университета в Каире (Египет) разработала микророботов по типу сперматозоидов, которыми можно было бы управлять за счет осциллирующих слабых магнитных полей. Их можно было бы использовать для сложных микроманипуляций и целевых терапевтических задач.
• Роботы на основе бактерий . Инженеры Университета Дрекселя разработали способ использования электрических полей, чтобы помогать микроскопическим роботам, работающим от бактерий, обнаруживать препятствия и перемещаться по ним. Область применения включает доставку лекарств, манипуляцию стволовыми клетками для направления их роста или строительство микроструктур.
• Наноракеты . Несколько групп исследователей недавно построили высокоскоростную версию наноразмерных ракет с дистанционным управлением, объединив наночастицы с биологическими молекулами. Ученые надеются разработать ракету, способную работать в любой среде; например, для доставки лекарства в целевую область тела.

Основные сферы применения нано- и микромашин

Возможности применения таких нано- и микромашин практически безграничны. Например:

• Лечение рака . Выявлять и уничтожать раковые клетки более точно и эффективно.
• Механизм доставки лекарств . Строить механизмы целевой доставки лекарств для контроля и предотвращения заболеваний.
• Медицинская визуализация . Создание наночастиц, которые собираются в определенных тканях и затем сканируют тело в процессе магнитно-резонансной томографии - это могло бы выявить такие проблемы, как диабет.
• Новые устройства зондирования . С практически безграничными возможностями настраивать зондирующие и сканирующие характеристики нанороботов, мы могли бы открыть для себя наши тела и более эффективно измерять мир вокруг нас.
• Устройства хранения информации . Биоинженер и генетик из Гарвардского института Висса успешно сохранил 5,5 петабит данных - около 700 терабайтов - в одном грамме ДНК, превзойдя предыдущий рекорд плотности данных в ДНК в тысячу раз.
• Новые энергетические системы . Нанороботы могут сыграть определенную роль в разработке более эффективной системы использования возобновляемых источников энергии. Или они могли бы сделать наши современные машины более энергоэффективными таким образом, что те будут нуждаться в меньшем количестве энергии для работы с прежней эффективностью.
• Сверхпрочные метаматериалы . В области метаматериалов проводится много исследований. Группа из Калифорнийского технологического института разработала новый тип материала, состоящего из наноразмерных распорок, подобных распоркам Эйфелевой башни, который стал одним из самых прочных и легковесных в истории.
• Умные окна и стены . Электрохромные устройства, которые динамически меняют цвет при приложении потенциала, широко изучаются для использования в энергоэффективных умных окнах - которые могли бы поддерживать внутреннюю температуру комнаты, самоочищаться и многое другое.
• Микрогубки для очищения океанов . Губка из углеродных нанотрубок, способная всасывать загрязняющие воду вещества, вроде удобрений, пестицидов и фармацевтических препаратов, в три раза эффективнее предыдущих вариантов.
• Репликаторы . Известные также как «молекулярные ассемблеры», эти предлагаемые устройства могут осуществлять химические реакции путем расположения реактивных молекул с атомной точностью.
• Датчики здоровья . Эти датчики могли бы наблюдать за химией нашей крови, уведомляя нас обо всем происходящем, обнаруживать вредную еду или воспаления в теле и так далее.
• Подключение наших мозгов к Интернету . Рэй Курцвейл считает, что нанороботы позволят нам подключить нашу биологическую нервную систему к облаку в 2030 году.

Как видите, это только начало. Возможности практически безграничны.

Нанотехнологии обладают потенциалом решить крупнейшие проблемы, с которыми сегодня столкнулся мир. Они могли бы улучшить производительность людей, обеспечить нас всеми необходимыми материалами, водой, энергией и едой, защитить нас от неизвестных бактерий и вирусов и даже уменьшить число причин для нарушения мира.

Если этого мало, рынок нанотехнологий просто огромен. К 2020 году мировая отрасль нанотехнологий вырастет до рынка в 75,8 миллиарда долларов.