روبوتية نانوية

	Part of a series of articles on; ;
	; ; ; ; ; ;
	; ; ;
	; ;
	; ;
	; ;
	;
	; ;
	;

جزء من سلسلة منطقات حول; ;
	; ; ; ; ; ; ;
	شاهد أيضا; ; • •

الروبوتية النانوية Nanorobotics، هي تقنية ناشئة لتخليق الآلات أوالروبوتات بحجم أوقريب من المقياس النانومتري (10^-9متر). بشكل أكثر تحديداً، يشير مصطلح الروبوتية النانوية، تخصص هندسة التقنية النانوية المعني بتصميم وبناء الروبوتات النانوية، بأجهزة يتراوح حجمها من 0.1-10 ميكرومتر وتنشأ من مكونات على نطاق نانوي أوجزيئي. مصطلح النانوبوت nanobot، النانويد nanoid، النانيت nanite، الآلات النانوية nanomachine، أوالنانومايت nanomite تستخدم أيضاً لوصف مثل هذا الأجهزة الموجودة حالياً قيد البحث والتطوير.

تخضع الآلات النانوية في معظمها لفترة البحث والتطوير، لكن تم اختبار بعض الآلات الجزيئية الأولية. ومن الأمثلة على ذلك مستشعر ذومفتاح تبديل يبلغ حوالي 1.5 نانومتر، قادر على حساب جزيئات محددة في العينات الكيميائية. أول التطبيقات المفيدة للآلات النانوية، إذا بُنيت، قد يحدث في التكنولوجيا الطبية، حيث قد يستخدم للتعهد على الخلايا السرطانية وتدميرها. ومن التطبيقات المحتملة الأخرى الكشف على الكيماويات السامة، وقياس هجريزاتها، في البيئة. مؤخراً، استعرضت جامعة رايس سيارة وحيدة الجزيء التي جرى تطويرها من خلال عملية كيميائية واستخدمت كرات بوكي لصنع العجلات. يتم تشغيلها من خلال التحكم في درجة الحرارة البيئية وبواسطة تموضع طرف مجهر المسح النفقي.

النظرية الإنسالية الصغروية

بما حتى الربوتات النانوية قد تكون صغروية الحجم، قد يحدث من الضروري حتى تعمل أعداد كبيرة منها معاً لتطبيق المهام الصغروية والمكروية. هذه الأسراب النانوية، سواء تلك الغير قادرة على التناسخ (كما في مولد الضباب) وتلك القادرة على التناسخ الغير مقيد في البيئة الطبيعية (كما هوالحال في گوگراي والأشكال الأقل شيوعاً)، توجد الكثير من قصص الخيال الفهمي، مثل المسبار النانوي بورگ في ستار تريك. حدثة "نانو-بوت" nanobot (أو"نانيت" nanite، "نانوجين" nanogene، أو"نانو-أنت" nanoant) عادة ما تستخدم للإشارة إلى السياق الخيالي وهي مصطلح غير رسمي بل حتى إزدرائي للإشارة إلى المفهوم الهندسي للربوتات النانوية. حدثة روبوت نانوي هي مصطلح تقني سليم في السياق الغير خيالي للدراسات الهندسية الجادة.^{[بحاجة لمصدر]}

بعض مؤيدي الربوتية النانوية، كرد عمل على السيناريوهات المخيفة لگوگراي ساعدت في وقت سابق على انتشار، والتمسك بالرأي القائل بأن الربوتات النانوية القادرة على التناسخ خارج بيئة المصنع المقيدة لا تشكل جزءاً ضرورياً من تقنية النانوالمنتجة المزعومة، وأن عملية النسخ الذاتي، إذا ما تم تطويرها، يمكن جعلها آمنة بطبيعتها. كما يؤكدون حتى النسخ المتماثلة free-foraging هي في الواقع بعيدة عن خططهم الحالية لتطوير واستخدام التصنيع الجزيئي.

في مثل هذه الخطط، طُرحت التقنية النانوية الطبية المستقبلية لتوظيف الربوتات النانوية المحقونة في أجسام السقمى للعلاج على المستوى الخلوي. يفترض حتى تكون الربوتات النانوية المخصصة للاستخدام الطبي غير قابلة للتناسخ، حيث حتى التناسخ سيزيد من تعقيد الأجهزة، ويقلل من الموثوقية، ويتداخل مع المهمة الطبية. بدلاً من ذلك، يُفترض حتى تُصنع الربوتات الطبية في مصانع نانوية افتراضية يتم التحكم فيها بعناية، حيث يتم دمج الآلات النانوية بشكل قوي في أجهزة-سطح المخط المفترضة التي من شأنها حتى تبني منتجات مجهرية.^{[بحاجة لمصدر]}

طرح روبرت فريتاس مناقشة مفصلة حول تقنية الروبوتية النانوية، بما في ذلك قضايا التصميم المحددة مثل الاستشعار عن بعد، والاتصالات عبر الطاقة، والملاحة، والمناورة، والحركة، والحساب الداخلي، في السياق الطبي للطب النانوي. على الرغم من حتى الكثير من هذه المناقشات لا تزال على مستوى العموميات الغير قابلة للتطبيق ولا تقترب من مستوى الهندسة التفصيلية، فإن تعاون المصنع النانوي التي أسسها روبرت فريتاس ورالف مركل عام 2000، هي جهد متواصل مركز يضم 23 باحثاً منعشرة منظمات و4 بلدان يعملون على تطوير جدول أعمال بحثي عملي ويهدف على وجه التحديد إلى تطوير التخليق الآلي والمصنع النانوي ذوالبنية الأماسية الذي سيكون قادراً على بناء روبوتات طبية ذات بنية ألماسية.

النوبوت

النوبوت Nubot هواختصار "روبوتات الحمض الأميني" Nucleic Acid Robots. النوبوتات هي أجهزة روبوتات اصطناعية على النطاق النانوي. النوبوتات الممثلة تضم جوالات الدنا التي أشارت إليها مجموعة نـِد سيمان في جامعة نيويورك، مجموعة نيلز پيرس في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، مجموعة جون ريف في جامعة دوك، مجموعة تشنگ‌ده في جامعة پوردوومجموعة أندروتربلفيل في جامعة أكسفورد

الإنساليات الصغرية العملية

الاستخدام المشهجر للإلكترونيات النانوية والطباعة الضوئية، والمواد الحيوية الجديدة، هي طريقة مجدية لتمكين تقنية التصنيع المطلوبة نحوالروبوتات النانوية للتطبيقات الطبية الشائعة، مثل الأدوات الجراحية والتشخيص وإيتاء الأدوية. في الواقع، فإن هذا النهج المجدي نحوالتصنيع باستخدام التقنية النانوية هوممارسة تستخدم حالياً في صناعة الإلكترونيات. لذا، يجب حتى تكون الروبوتات النانوية العملية متكاملة كأجهزة الإلكترونيات النانوية، والتي ستسمح بالتشغيل عن بعد والقدرات المتقدمة للأجهزة الطبية.

الروبوتية النانوية في الخيال

كانت الروبوتات النانوية موضوعاً متكرراً في الكثير من روايات الخيال الفهمي، عروض وأفلام سكاي-فاي، مثل عرض القزم الأحمر حيث كان يستخدم لتصنيع ذراع جديدة ديڤ ليستر من أنسجة جسمه الزائدة. في سلسلة ألعاب الڤيديوالشهيرة متال گير سوليد، كان لدى الكثير من الشخصيات والجنود بصفة عامة، "آلات نانوية" في مجرى دمهم. كانوا يستخدمونها كآلية للشفاء في سلسلة پلاي ستيشن سوني راتشت أند كلانك. في لعبة سيستم تشوك 2، استخدمت "النانيتس" كعملة فضلاً عن استخدامها كنوع من الذخيرة. كما ظهرت الروبوتات النانوية في فترة قناة سكاي فاي في مسرح العلوم الغامضة 3000، حيث كانت تُعهد "بالنانيتس". صُورت في العرض على هيئة روبوتات مجهرية قائمة بذاتها شبيهة بالبق ذات شخصيات متمايزة، من بينها حلاق ومراقب عمال نقابي.

في ستارگيت: أطلنتس يوجد سباق آلات تسمى "أسورانس" Asurans أو"النساخ" حيث كانت أجسامهم بالكامل تعبير عن نانيتس (روبوتات نانوية).

لعبت تصويب منظور الشخص الأول كرايسيس تتضمن مجموعة تتألف من روبوتات نانوية، كاملة التسليح، الصحة، القوة المحسنة، السرعة والتي تتمكن أيضاً إلى التمويه النشط. في لعبة سيبرپنك، ديوس إكس، عائلة دنتون كانوا هم البشر الوحيدين الذين يمكنهم تحمل "النانيتس" داخل أجسادهم. يسمح جاز هذا الشكل من أشكال التعزيز باستخدام القوى المتعددة، فضلاً عن خلق حالة من الاستياء بين هؤلاء وبين الجيل الأقدم الذين يضحون بأطرافهم كلها من أجل التحسينات الإلكترونية الأكثر ثباتاً. في فيلم إ-روبوت، استخدمت النانيتس للقضاء على الذكاء الاصطناعي في حالة حدوث خلل. في نهاية الفيلم ظهروا وهم يستخدمون على NS5 وعلى VIKI. أما النانتيس نفسها فلم تظهر بشكل صريح لكنها كانت تبدوعلى شكل أجسام فضية متحركة تحتوي على سائل.

كانت الروبوتات النانوية محور رواية مايكل كرايتون، الفريسة (2002).

تطبيقات محتملة

التشخيص المبكر وإيتاء الدواء الموجه لعلاج السرطان
أجهزة الطب الحيوي
الجراحة
الحركية الدوائية
متابعة السكري
الرعاية الصحية

انظر أيضاً

مولد النانو-الحيوي
گراي گو
تقنية النانوفي الخيال
آلة النسخ الذاتي

المصادر

^ Vaughn JR (2006). "Over the Horizon: Potential Impact of Emerging Trends in Information and Communication Technology on Disability Policy and Practice". National Council on Disability, Washington DC: 1–55.
^ Ghosh, A.; Fischer, P. (2009). "Controlled Propulsion of Artificial Magnetic Nanostructured Propellers". Nano Letters. 9 (6): 2243–2245. Bibcode:2009NanoL...9.2243G. doi:10.1021/nl900186w. PMID 19413293.
^ Sierra, D. P.; Weir, N. A.; Jones, J. F. (2005). "A review of research in the field of nanorobotics". U.S. Department of Energy – Office of Scientific and Technical Information Oak Ridge, TN. SAND2005-6808: 1–50. doi:10.2172/875622.
^ Tarakanov, A. O.; Goncharova, L. B.; Tarakanov Y. A. (2009). "Carbon nanotubes towards medicinal biochips". Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology. 2 (1): 1–10. doi:10.1002/wnan.69. PMID 20049826.
^ Ignatyev, M. B. (2010). "Necessary and sufficient conditions of nanorobot synthesis". Doklady Mathematics. 82 (1): 671–675. doi:10.1134/S1064562410040435.
^ Cerofolini, G.; Amato, P.; Asserini, M.; Mauri, G. (2010). "A Surveillance System for Early-Stage Diagnosis of Endogenous Diseases by Swarms of Nanobots". Advanced Science Letters. 3 (4): 345–352. doi:10.1166/asl.2010.1138.
^ Yarin, A. L. (2010). "Nanofibers, nanofluidics, nanoparticles and nanobots for drug and protein delivery systems". Scientia Pharmaceutica Central European Symposium on Pharmaceutical Technology. 78 (3): 542. doi:10.3797/scipharm.cespt.8.L02.
^ Zyvex: "Self replication and nanotechnology" "artificial self replicating systems will only function in carefully controlled artificial environments ... While self replicating systems are the key to low cost, there is no need (and little desire) to have such systems function in the outside world. Instead, in an artificial and controlled environment they can manufacture simpler and more rugged systems that can then be transferred to their final destination. ... The resulting medical device will be simpler, smaller, more efficient and more precisely designed for the task at hand than a device designed to perform the same function and self replicate. ... A single device able to do [both] would be harder to design and less efficient."
^ "Foresight Guidelines for Responsible Nanotechnology Development" "Autonomous self-replicating assemblers are not necessary to achieve significant manufacturing capabilities." "The simplest, most efficient, and safest approach to productive nanosystems is to make specialized nanoscale tools and put them together in factories big enough to make what is needed. ... The machines in this would work like the conveyor belts and assembly robots in a factory, doing similar jobs. If you pulled one of these machines out of the system, it would pose no risk, and be as inert as a light bulb pulled from its socket."
^ Nanofactory
^ Positional Diamondoid Molecular Manufacturing
^ Fisher, B. (2008). "Biological Research in the Evolution of Cancer Surgery: A Personal Perspective". Cancer Research. 68 (24): 10007–10020. doi:10.1158/0008-5472.CAN-08-0186.
^ Cavalcanti, A., Shirinzadeh, B., Zhang, M. & Kretly, L.C. (2008). "Nanorobot Hardware Architecture for Medical Defense". Sensors. 8 (5): 2932–2958. doi:10.3390/s8052932.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
^ Hill, C., Amodeo, A., Joseph, J.V. & Patel, H.R.H. (2008). "Nano- and microrobotics: how far is the reality?". Expert Review of Anticancer Therapy. 8 (12): 1891–1897. doi:10.1586/14737140.8.12.1891.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
^ Cale, T.S., Lu, J.-Q. & Gutmann, R.J. (2008). "Three-dimensional integration in microelectronics: Motivation, processing, and thermomechanical modeling". Chemical Engineering Communications. 195 (8): 847–888. doi:10.1080/00986440801930302.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
^ Couvreur, P. & Vauthier, C. (2006). "Nanotechnology: Intelligent Design to Treat Complex Disease". Pharmaceutical Research. 23 (7): 1417–1450. doi:10.1007/s11095-006-0284-8.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
^ Elder, J.B., Hoh, D.J., Oh, B.C., Heller, A.C., Liu, C.Y. & Apuzzo, M.L. (2008). "The future of cerebral surgery: a kaleidoscope of opportunities". Neurosurgery. 62 (6): 1555–1579. doi:10.1227/01.neu.0000333820.33143.0d.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
^ Nanotechnology in Cancer
^ Cancer-fighting technology
^ Drug delivery
^ Medical Design Technology
^ Neurosurgery
^ Tiny robot useful for surgery
^ Drug Targeting
^ Nanorobots in Treatment of Diabetes
^ Nanorobotics for Diabetes
^ Wellness Engineering, Nanorobots, Diabetes
^ Vaughn JR. (2006). "Over the Horizon: Potential Impact of Emerging Trends in Information and Communication Technology on Disability Policy and Practice". National Council on Disability, Washington DC.: 1–55. External link in |journal= (help)