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钢铁侠、绿巨人、猎鹰、雷神……电影里的超级英雄,你最喜欢哪一个?不少人对电影里的钢铁侠印象深刻。身为普通人的他,硬是靠着一身坚不可摧、功能强大且科幻感十足的战甲,赚足了观众眼球。尤其在《复仇者联盟3》中,他的战甲进一步升级,采用了传说中的“黑科技”——纳米技术,将纳米机器人储存在胸前的能量炉里,必要时能瞬间覆盖全身,爆发惊人的战斗力。哇,简直太酷了!
还有更酷的呢。去年新上映的一部科幻片里,主人公雷·加里森原本在执行任务时不幸身亡,但在主角光环的笼罩下,他还是被一家强大的科技公司救下。随着全身血液被替换成纳米机器人,他不仅满血复活,还成了具有再生、变形、控制电子设备等能力的超级战士,所向披靡。
想不到吧?电影里英雄们的超能力并不都是天生的,也可能来自科技!那这创造了无限奇迹的“黑科技”——纳米机器人,到底是什么东西,真的存在于我们生活的世界吗?
纳米机器人,顾名思义,就是很小很小的机器人,你可以把它们看作微型机器——比针尖还细的那种。不仅人眼睛看不见,普通的显微镜也够呛,只有借助电子显微镜这样的专业设备,你才能一睹它的“庐山真面目”。细菌、病毒,够小了吧?可在纳米机器人面前,那就是哥斯拉级的庞然大物!
纳米也叫毫微米,是一种非常小的长度单位,单位符号为nm。纳米单位有多小呢?通常一个细菌的直径,就有大约2000纳米;10万纳米的长度,才跟一根头发丝差不多粗。纳米机器人的尺寸,通常在1~100纳米。
这么小的机器人,能做什么呢?
关于这一点,20世纪50年代,诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼曾大胆预言:未来人类有可能发明一种微型机器(可理解为纳米机器人),可以用它们在底层空间制造出任何东西。他也是最早提出纳米机器人概念的科学家。按照他的设想,只要制造出适当软度且足够灵巧的纳米机器人,“点石成金”就不再是梦想——你可以把碳原子一个个组织起来,变成珍贵的钻石;也可以把蛋白质、脂肪等分子一一组合,制成喷香的奶酪……想想都让人激动。
费曼还设想过利用纳米机器人治病,预言未来可能会通过“吞下外科医生”的方式做手术:“只要把这个‘外科医生’放进人体的血液中,它就能够抵达心脏,并且查看哪里出了问题,然后它会拿出小刀,把不好的地方——比如肿瘤部位——切除。”
如今,科学界普遍认为,纳米机器人在医疗方面有着无限的潜力。除了充当“外科医生”,它还能化作“健康卫士”,在人体内巡视,及时发现和治疗各种疾病,甚至能修复变异、受损的DNA,使机体正常运转。在可预见的未来,癌症、艾滋病、糖尿病、高血压等许多疑难病症都将迎刃而解,人类因疾病受到的痛苦将大大减少,寿命也将进一步延长。
除了医疗领域,纳米机器人在其他领域也有广泛的应用前景。
在军事领域,可以通过仿生学技术,将纳米机器人的外形改造成昆虫、鸟类等小型动物的外观,充当侦察工具,收集重要情报。
在工业领域,可以利用纳米机器人制作出微米级的芯片,减少芯片和电路所占空间,让未来的电子产品变得更小、更高效。
在农业领域,可利用納米机器人模仿叶绿体,利用太阳能制造粮食。
在环保领域,可以将大量纳米机器人释放到各种污水中,通过传感器和程序控制,让纳米机器人自动分解污染物,净化水源。
说了这么多,这么小的机器人,真能造出来吗?
说实话,挺难的。首先,你需要制作一些小零件(相当小,可能只有头发直径的千分之一),然后把它们组装起来。2016年,诺贝尔化学奖颁给了三位从事“设计分子机器”的科学家,因为他们发明了“化学合成法”,做出了很多分子级的小零件。
完成组装以后,接下来要考虑怎么让机器人动起来。比较常见的手段是安装发动机,也有人尝试用电磁场做驱动力,还有人用激光。2020年8月,美国科学家制造了一种微型四足步行机器人,把它注射到皮肤下面,通过激光刺激驱动四肢,让它在皮下行走了相当于自己身长的距离,耗时1分钟。这个速度,和细菌之类的微生物差不多。
目前,纳米机器人的研究还处在研发试验阶段,要研制出科幻电影里那种缩小版的“变形金刚”,未来还有很长一段路要走。
尽管如此,纳米机器人无比可拟的优势和巨大发展前景已经引起越来越多科学家的重视。我们有理由相信,用不了多久,这些个头只有分子大小的神奇纳米机器人将源源不断地进入我们的生活。或许未来有一天,你感冒了来到医院,医生开出的方子不再是打针吃药,而是“口服5毫升纳米机器人,多喝热水”。
还有更酷的呢。去年新上映的一部科幻片里,主人公雷·加里森原本在执行任务时不幸身亡,但在主角光环的笼罩下,他还是被一家强大的科技公司救下。随着全身血液被替换成纳米机器人,他不仅满血复活,还成了具有再生、变形、控制电子设备等能力的超级战士,所向披靡。
想不到吧?电影里英雄们的超能力并不都是天生的,也可能来自科技!那这创造了无限奇迹的“黑科技”——纳米机器人,到底是什么东西,真的存在于我们生活的世界吗?
纳米机器人,顾名思义,就是很小很小的机器人,你可以把它们看作微型机器——比针尖还细的那种。不仅人眼睛看不见,普通的显微镜也够呛,只有借助电子显微镜这样的专业设备,你才能一睹它的“庐山真面目”。细菌、病毒,够小了吧?可在纳米机器人面前,那就是哥斯拉级的庞然大物!
纳米也叫毫微米,是一种非常小的长度单位,单位符号为nm。纳米单位有多小呢?通常一个细菌的直径,就有大约2000纳米;10万纳米的长度,才跟一根头发丝差不多粗。纳米机器人的尺寸,通常在1~100纳米。
这么小的机器人,能做什么呢?
关于这一点,20世纪50年代,诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼曾大胆预言:未来人类有可能发明一种微型机器(可理解为纳米机器人),可以用它们在底层空间制造出任何东西。他也是最早提出纳米机器人概念的科学家。按照他的设想,只要制造出适当软度且足够灵巧的纳米机器人,“点石成金”就不再是梦想——你可以把碳原子一个个组织起来,变成珍贵的钻石;也可以把蛋白质、脂肪等分子一一组合,制成喷香的奶酪……想想都让人激动。
费曼还设想过利用纳米机器人治病,预言未来可能会通过“吞下外科医生”的方式做手术:“只要把这个‘外科医生’放进人体的血液中,它就能够抵达心脏,并且查看哪里出了问题,然后它会拿出小刀,把不好的地方——比如肿瘤部位——切除。”
如今,科学界普遍认为,纳米机器人在医疗方面有着无限的潜力。除了充当“外科医生”,它还能化作“健康卫士”,在人体内巡视,及时发现和治疗各种疾病,甚至能修复变异、受损的DNA,使机体正常运转。在可预见的未来,癌症、艾滋病、糖尿病、高血压等许多疑难病症都将迎刃而解,人类因疾病受到的痛苦将大大减少,寿命也将进一步延长。
除了医疗领域,纳米机器人在其他领域也有广泛的应用前景。
在军事领域,可以通过仿生学技术,将纳米机器人的外形改造成昆虫、鸟类等小型动物的外观,充当侦察工具,收集重要情报。
在工业领域,可以利用纳米机器人制作出微米级的芯片,减少芯片和电路所占空间,让未来的电子产品变得更小、更高效。
在农业领域,可利用納米机器人模仿叶绿体,利用太阳能制造粮食。
在环保领域,可以将大量纳米机器人释放到各种污水中,通过传感器和程序控制,让纳米机器人自动分解污染物,净化水源。
说了这么多,这么小的机器人,真能造出来吗?
说实话,挺难的。首先,你需要制作一些小零件(相当小,可能只有头发直径的千分之一),然后把它们组装起来。2016年,诺贝尔化学奖颁给了三位从事“设计分子机器”的科学家,因为他们发明了“化学合成法”,做出了很多分子级的小零件。
完成组装以后,接下来要考虑怎么让机器人动起来。比较常见的手段是安装发动机,也有人尝试用电磁场做驱动力,还有人用激光。2020年8月,美国科学家制造了一种微型四足步行机器人,把它注射到皮肤下面,通过激光刺激驱动四肢,让它在皮下行走了相当于自己身长的距离,耗时1分钟。这个速度,和细菌之类的微生物差不多。
目前,纳米机器人的研究还处在研发试验阶段,要研制出科幻电影里那种缩小版的“变形金刚”,未来还有很长一段路要走。
尽管如此,纳米机器人无比可拟的优势和巨大发展前景已经引起越来越多科学家的重视。我们有理由相信,用不了多久,这些个头只有分子大小的神奇纳米机器人将源源不断地进入我们的生活。或许未来有一天,你感冒了来到医院,医生开出的方子不再是打针吃药,而是“口服5毫升纳米机器人,多喝热水”。