智能机器人组织结构图怎么画,科学家是怎么把它放入注射器的呢

seosqwseo4个月前 (05-16)测评日记38

一、人机交流智能机器人动画或者模拟人制作智能机器人制作

纵观无人机发展的历史,可以说现代战争是推动无人机发展的动力。而无人机对现代战争的影响也越来越大。一次和二次世界大战期间,尽管出现并使用了无人机,但由于技术水平低下,无人机并未发挥重大作用。朝鲜战争中美国使用了无人侦察机和攻击机,不过数量有限。在随后的越南战争、中东战争中无人机已成为必不可少的武器系统。而在海湾战争、波黑战争及科索沃战争中无人机更成了主要的侦察机种。

法国“红隼”无人越南战争期间美国空军损失惨重,被击落飞机2500架,飞行员死亡5000多名,美国国内舆论哗然。为此美国空军较多地使用了无人机。如“水牛猎手”无人机在北越上空执行任务2500多次,超低空拍摄照片,损伤率仅4%。AQM-34Q型147火蜂无人机飞行500多次,进行电子窃听、电台干扰、抛撒金属箔条及为有人飞机开辟通

在1982年的贝卡谷地之战中,以色列军队通过空中侦察发现。叙利亚在贝卡谷地集中了大量**。6月9日,以军出动美制E-2C“鹰眼”预警飞机对叙军进行监视,同时每天出动“侦察兵”及“猛犬”等无人机70多架次,对叙军的防空阵地、机场进行反复侦察,并将拍摄的图像传送给预警飞机和地面指挥部。这样,以军准确地查明了叙军雷达的位置,接着发射“狼”式反雷达导弹,摧毁了叙军不少的雷达、导弹及自行高炮,迫使叙军的雷达不敢开机,为以军有人飞机攻击目标创造了条件。

1991年*发了海湾战争,美军首先面对的一个问题就是要在茫茫的沙海中找到伊拉克隐藏的飞毛腿导弹发射器。如果用有人侦察机,就必须在大漠上空往返飞行,长时间暴露于伊拉克军队的高射火力之下,极其危险。为此,无人机成了美军空中侦察的主力。在整个海湾战争期间,“先锋”无人机是美军使用多的无人机种,美军在海湾地区共部署了6个先锋无人机连,总共出动了522架次,飞行时间达1640小时。那时,不论白天还是黑夜,每天总有一架先锋无人机在海湾上空飞行。

为了摧毁伊军在沿海修筑的坚固的防御工事,2月4日密苏里号战舰乘夜驶至近海区,先锋号无人机由它的甲板上起飞,用红外侦察仪拍摄了地面目标的图像并传送给指挥中心。几分钟后,战舰上的406毫米的舰炮开始轰击目标,同时无人机不断地为舰炮进行校射。之后威斯康星号战舰接替了密苏里号,如此连续炮轰了三天,使伊军的炮兵阵地、雷达网、指挥通信枢纽遭到彻底破坏。在海湾战争期间,仅从两艘战列舰上起飞的先锋无人机就有151架次,飞行了530多个小时,完成了目标搜索、战场警戒、海上拦截及海军炮火支援等任务。

在海湾战争中,先锋无人机成了美国陆军**的开路先锋。它为陆军第7军进行空中侦察,拍摄了大量的伊军坦克、指挥中心、及导弹发射阵地的图像,并传送给直升机**,接着美军就出动“阿帕奇”攻击型直升机对目标进行攻击,必要时还可呼唤炮兵**进行火力支援。先锋机的生存能力很强,在319架次的飞行中,仅有一架被击中,有4~5架由于电磁干扰而失事。

除美军外,英、法、加拿大也都出动了无人机。如法国的“幼鹿”师装备有一个“马尔特”无人机排。当法军深入伊境内作战时,首先派无人机侦察敌情,根据侦察到的情况,法军躲过了伊军的坦克及炮兵阵地。

1995年波黑战争中,因**急需,“捕食者”无人机很快就被运往前线。在北约空袭塞族**的补给线、弹*库、指挥中心时,“捕食者”发挥了重要的作用。它首先进行侦察,发现目标后引导有人飞机进行攻击,然后再进行战果评估。它还为联合国维和**提供波黑境内主要公路上军车移动的情况,以判断各方是否遵守了和平协议。美军因而把“捕食者”称作“战场上的低空卫星”。其实卫星只能提供战场上的瞬间图像,而无人机可以在战场上空长时间盘旋逗留,因而能够提供战场的连续实时图像,无人机还比使用卫星便宜得多。

1999年3月24日,以美国为首的北约打着“维护人权”的幌子对南联盟开始了狂轰滥炸,*发了震惊世界的“科索沃战争”。在持续78天的轰炸过程中,北约共出动飞机3.2万架次,投入舰艇40多艘,扔下炸弹1.3万吨,造成了二战以来欧洲空前的浩劫。

南联盟多山、多森林的地形以及多阴雨天的气候条件,大大影响了北约侦察卫星及高空侦察机的侦察效果,塞军的防空火力又很猛,有人侦察机不敢低飞,致使北约空军无法识别及攻击云层下面的目标。为了减少人员的伤亡,北约大量使用了无人机。科索沃战争是世界局部战争中使用无人机数量多、无人机发挥作用大的战争。无人机尽管飞得较慢,飞行高度较低,但它体积小,雷达及红外特征较小,隐蔽性好,不易被击中,适于进行中低空侦察,可以看清卫星及有人侦察机看不清的目标。

在科索沃战争中,美国、德国、法国及英国总共出动了6种不同类型的无人机约200多架,它们有:美国空军的“捕食者”(Predator)、陆军的“猎人”(Hunter)及海军的“先锋”(Pioneer);德国的CL-289;法国的“红隼”(Crecerelles)、“猎人”,以及英国的“不死鸟”(Phoenix)等无人机。

无人机在科索沃战争中主要完成了以下一些任务:中低空侦察及战场监视,电子干扰,战果评估,目标定位,气象资料搜集,散发**以及营救飞行员等。

科索沃战争不仅大大提高了无人机在战争中的地位,而且引起了各国政府对无人机的重视。美国参议院武装**委员会要求,10年内军方应准备足够数量的无人系统,使低空攻击机中有三分之一是无人机;15年内,地面战车中应有三分之一是无人系统。这并不是要用无人系统代替飞行员及有人飞机,而是用它们补充有人飞机的能力,以便在高风险的任务中尽量少用飞行员。无人机的发展必将推动现代战争理论和无人战争体系的发展。

所谓地面军用机器人是指在地面上使用的机器人系统,它们不仅在和平时期可以帮助民警排除炸弹、完成要地保安任务,在战时还可以代替士兵执行扫雷、侦察和攻击等各种任务,今天美、英、德、法、日等国均已研制出多种型号的地面军用机器人。

在西方国家中,**活动始终是个令当局头疼的问题。英国由于民族矛盾,饱受*炸物的威胁,因而早在60年代就研制成功排*机器人。英国研制的履带式“手推车”及“超级手推车”排*机器人,已向50多个国家的军警机构售出了800台以上。近英国又将手推车机器人加以优化,研制出土拨鼠及野牛两种遥控电动排*机器人,英国皇家工程兵在波黑及科索沃都用它们探测及处理*炸物。土拨鼠重35公斤,在桅杆上装有两台摄像机。野牛重210公斤,可携带100公斤负载。两者均采用无线电控制系统,遥控距离约1公里。

“土拨鼠”和“野牛”排*机器人

除了**分子安放的炸弹外,在世界上许多战*国家中,到处都散布着未*炸的各种弹*。例如,海湾战争后的科威特,就像一座随时可能*炸的弹*库。在伊科边境一万多平方公里的地区内,有16个国家制造的25万颗地雷,85万发炮弹,以及多国**投下的布雷弹及子母弹的2500万颗子弹,其中至少有20%没有*炸。而且直到现在,在许多国家中甚至还残留有一次大战和二次大战中未*炸的炸弹和地雷。因此,*炸物处理机器人的需求量是很大的。

排除*炸物机器人有轮式的及履带式的,它们一般体积不大,转向灵活,便于在狭窄的地方工作,*作人员可以在几百米到几公里以外通过无线电或光缆控制其活动。机器人车上一般装有多台彩色CCD摄像机用来对*炸物进行观察;一个多自由度机械手,用它的手爪或夹钳可将*炸物的引信或雷管拧下来,并把*炸物运走;车上还装有猎*,利用激光指示器瞄准后,它可把*炸物的定时装置及引*装置击毁;有的机器人还装有高压水*,可以切割*炸物。

在法国,空军、陆军和警察署都购买了Cybernetics公司研制的TRS200中型排*机器人。DM公司研制的RM35机器人也被巴黎机场管理局选中。德国驻波黑的维和**则装备了Telerob公司的MV4系列机器人。我国沈阳自动化所研制的PXJ-2机器人也加入了公安**的行列。

美国Remotec公司的Andros系列机器人受到各国军警部门的欢迎,白宫及国会大厦的警察局都购买了这种机器人。在南非总统选举之前,警方购买了四台AndrosVIA型机器人,它们在选举过程中总共执行了100多次任务。 Andros机器人可用于小型随机*炸物的处理,它是美国空军客机及客车上使用的唯一的机器人。海湾战争后,美国海军也曾用这种机器人在沙特***和科威特的空军基地清理地雷及未*炸的弹*。美国空军还派出5台Andros机器人前往科索沃,用于*炸物及子炮弹的清理。空军每个现役排*小队及航空救援中心都装备有一台Andros VI。

排*机器人不仅可以排除炸弹,利用它的侦察传感器还可监视犯罪分子的活动。监视人员可以在远处对犯罪分子昼夜进行观察,监听他们的谈话,不必暴露自己就可对情况了如指掌。

1993年初,在美国发生了韦科庄园教案,为了弄清**们的活动,联邦调查局使用了两种机器人。一种是Remotec公司的AndrosVA型和Andros MarkVIA型机器人,另一种是RST公司研制的STV机器人。STV是一辆6轮遥控车,采用无线电及光缆通信。车上有一个可升高到4.5米的支架,上面装有彩色立体摄像机、昼用瞄准具、微光夜视瞄具、双耳音频探测器、化学探测器、卫星定位系统、目标跟踪用的前视红外传感器等。该车仅需一名*作人员,遥控距离达10公里。在这次行动**出动了3台STV,*作人员遥控机器人行驶到距庄园548米的地方停下来,升起车上的支架,利用摄像机和红外探测器向窗内窥探,联邦调查局的**们围着荧光屏观察传感器发回的图像,可以把屋里的活动看得一清二楚。

其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义,自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来,机器人所涵盖的内容越来越丰富,机器人的定义也不断充实和创新。

1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》中将外表像人的机器起名为“安德罗丁”(android),它由4部分组成:

1,生命系统(平衡、步行、发声、身体摆动、感觉、表情、调节运动等);

2,造型解质(关节能自由运动的金属覆盖体,一种盔甲);

3,人造肌肉(在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等身体的各种形态);

4,人造皮肤(含有肤色、机理、轮廓、头发、视觉、牙齿、手爪等)。

1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在剧本中,卡佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”,“Robota”是奴隶的意思。该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响,引起了大家的广泛关注,被当成了机器人一词的起源。在该剧中,机器人按照其主人的命令默默地工作,没有感觉和感情,以呆板的方式从事繁重的劳动。后来,罗萨姆公司取得了成功,使机器人具有了感情,导致机器人的应用部门迅速增加。在工厂和家务劳动中,机器人成了必不可少的成员。机器人发觉人类十分自私和不公正,终于造反了,机器人的体能和智能都非常优异,因此消灭了人类。

但是机器人不知道如何制造它们自己,认为它们自己很快就会灭绝,所以它们开始寻找人类的幸存者,但没有结果。后,一对感知能力优于其它机器人的男女机器人相爱了。这时机器人进化为人类,世界又起死回生了。

卡佩克提出的是机器人的安全、感知和自我繁殖问题。科学技术的进步很可能引发人类不希望出现的问题。虽然科幻世界只是一种想象,但人类社会将可能面临这种现实。

为了防止机器人伤害人类,科幻作家阿西莫夫(Isaac.Asimov)于1940年提出了“机器人三原则”:

2,机器人应遵守人类的命令,与第一条违背的命令除外;

3,机器人应能保护自己,与第一条相抵触者除外。

这是给机器人赋予的伦理性纲领。机器人学术界一直将这三原则作为机器人开发的准则。

在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上,就提出了两个有代表性的定义。一是森政弘与合田周平提出的:“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一定义出发,森政弘又提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象。另一个是加藤一郎提出的具有如下3个条件的机器称为机器人:

1,具有脑、手、脚等三要素的个体;

2,具有非接触传感器(用眼、耳接受远方信息)和接触传感器;

3,具有平衡觉和固有觉的传感器。

该定义强调了机器人应当仿人的含义,即它靠手进行作业,靠脚实现移动,由脑来完成统一指挥的作用。非接触传感器和接触传感器相当于人的五官,使机器人能够识别外界环境,而平衡觉和固有觉则是机器人感知本身状态所不可缺少的传感器。这里描述的不是工业机器人而是自主机器人。

机器人的定义是多种多样的,其原因是它具有一定的模糊性。动物一般具有上述这些要素,所以在把机器人理解为仿人机器的同时,也可以广义地把机器人理解为仿动物的机器。

1988年法国的埃斯皮奥将机器人定义为:“机器人学是指设计能根据传感器信息实现预先规划好的作业系统,并以此系统的使用方法作为研究对象”。

1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义:“工业机器人是一种具有自动控制的*作和移动功能,能完成各种作业的可编程*作机。”

我国科学家对机器人的定义是:“机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器”。在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中,人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深,机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点,人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器,如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等。对不同任务和特殊环境的适应性,也是机器人与一般自动化装备的重要区别。这些机器人从外观上已远远脱离了初仿人型机器人和工业机器人所具有的形状,更加符合各种不同应用领域的特殊要求,其功能和智能程度也大大增强,从而为机器人技术开辟出更加广阔的发展空间。

中国工程院院长宋健指出:“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制有说服力的成就,是当代高意义上的自动化”。机器人技术综合了多学科的发展成果,代表了高技术的发展前沿,它在人类生活应用领域的不断扩大正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。

我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中,有些分支发展很快,有独立成体系的趋势,如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微*作机器人等。目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。

机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有3000多年的历史。人类希望制造一种像人一样的机器,以便代替人类完成各种工作。

西周时期,我国的能工巧匠偃师就研制出了能歌善舞的伶人,这是我国早记载的机器人。

春秋后期,我国著名的木匠鲁班,在机械方面也是一位发明家,据《墨经》记载,他曾制造过一只木鸟,能在空中飞行“三日不下”,体现了我国劳动人民的聪明智慧。

公元前2世纪,亚历山大时代的古希腊人发明了原始的机器人——自动机。它是以水、空气和蒸汽压力为动力的会动的雕像,它可以自己开门,还可以借助蒸汽唱歌。

1800年前的汉代,大科学家张衡不仅发明了地动仪,而且发明了计里鼓车。计里鼓车每行一里,车上木人击鼓一下,每行十里击钟一下。

后汉三国时期,蜀国丞相诸葛亮成功地创造出了“木牛流马”,并用其运送军粮,支援前方战争。

1662年,日本的竹田近江利用钟表技术发明了自动机器玩偶,并在大阪的道顿堀演出。

1738年,法国天才技师杰克·戴·瓦克逊发明了一只机器鸭,它会嘎嘎叫,会游泳和喝水,还会进食和排泄。瓦克逊的本意是想把生物的功能加以机械化而进行医学上的分析。

在当时的自动玩偶中,杰出的要数瑞士的钟表匠杰克·道罗斯和他的儿子利·路易·道罗斯。1773年,他们连续推出了自动书写玩偶、自动演奏玩偶等,他们创造的自动玩偶是利用齿轮和发条原理而制成的。它们有的拿着画笔和颜色绘画,有的拿着鹅毛蘸墨水写字,结构巧妙,服装华丽,在欧洲风靡一时。由于当时技术条件的限制,这些玩偶其实是身高一米的巨型玩具。现在保留下来的早的机器人是瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶,它制作于二百年前,两只手的十个手指可以按动风琴的琴键而弹奏音乐,现在还定期演奏供参观者欣赏,展示了古代人的智慧。

19世纪中叶自动玩偶分为2个流派,即科学幻想派和机械制作派,并各自在文学艺术和近代技术中找到了自己的位置。1831年歌德发表了《浮士德》,塑造了人造人“荷蒙克鲁斯”;1870年霍夫曼出版了以自动玩偶为主角的作品《葛蓓莉娅》;1883年科洛迪的《木偶奇遇记》问世;1886年《未来的夏娃》问世。在机械实物制造方面,1893年摩尔制造了“蒸汽人”,“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。

进入20世纪后,机器人的研究与开发得到了更多人的关心与支持,一些适用化的机器人相继问世,1927年美国西屋公司工程师温兹利制造了第一个机器人“电报箱”,并在纽约举行的世界博览会上展出。它是一个电动机器人,装有无线电发报机,可以回答一些问题,但该机器人不能走动。1959年第一台工业机器人(可编程、圆坐标)在美国诞生,开创了机器人发展的新纪元。

现代机器人的研究始于20世纪中期,其技术背景是计算机和自动化的发展,以及原子能的开发利用。

自1946年第一台数字电子计算机问世以来,计算机取得了惊人的进步,向高速度、大容量、低价格的方向发展。

大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展,其结果之一便是1952年数控机床的诞生。与数控机床相关的控制、机械零件的研究又为机器人的开发奠定了基础。

另一方面,原子能实验室的恶劣环境要求某些*作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下,美国原子能委员会的阿尔贡研究所于1947年开发了遥控机械手,1948年又开发了机械式的主从机械手。

1954年美国戴沃尔早提出了工业机器人的概念,并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节,利用人手对机器人进行动作示教,机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。

作为机器人产品早的实用机型(示教再现)是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似,但外形特征迥异,主要由类似人的手和臂组成。

1965年,MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。

1967年日本成立了人工手研究会(现改名为仿生机构研究会),同年召开了日本首届机器人学术会。

1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。1970年以后,机器人的研究得到迅速广泛的普及。

1973年,辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一台由小型计算机控制的工业机器人,它是液压驱动的,能提升的有效负载达45公斤。

到了1980年,工业机器人才真正在日本普及,故称该年为“机器人元年”。

随后,工业机器人在日本得到了巨大发展,日本也因此而赢得了“机器人王国的美称”。

随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展,使机器人在功能和技术层次上有了很大的提高,移动机器人和机器人的视觉和触觉等技术就是典型的代表。由于这些技术的发展,推动了机器人概念的延伸。80年代,将具有感觉、思考、决策和动作能力的系统称为智能机器人,这是一个概括的、含义广泛的概念。这一概念不但指导了机器人技术的研究和应用,而且又赋予了机器人技术向深广发展的巨大空间,水下机器人、空间机器人、空中机器人、地面机器人、微小型机器人等各种用途的机器人相继问世,许多梦想成为了现实。将机器人的技术(如传感技术、智能技术、控制技术等)扩散和渗透到各个领域形成了各式各样的新机器——机器人化机器。当前与信息技术的交互和融合又产生了“软件机器人”、“网络机器人”的名称,这也说明了机器人所具有的创新活力。

二、“智能机器人”与“工业机器人”的区别是什么

1、“智能机器人”与“工业机器人”的区别:工业机器人也有人工智能;智能机器人概念很广。

2、我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和智能机器人。

3、工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。

4、目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。

5、是有独立机械机构和控制系统,能自主的、运动复杂、工作自由度多、*作程序可变,可任意定位的自动化*作机。

三、纳米机器人这么小***科学家是怎么把它放入注射器的呢

1、“纳米机器人”是机器人工程学的一种新兴科技,纳米机器人的研制属于“分子纳米技术(Molecular nanotechnology,简称MNT)”的范畴,它根据分子水平的生物学原理为设计原型,设计制造可对纳米空间进行*作的“功能分子器件”。

2、纳米机器人的设想,是在纳米尺度上应用生物学原理,发现新现象,研制可编程的分子机器人。合成生物学对细胞信号传导与基因调控网络重新设计,开发“在体”或“湿”的生物计算机或细胞机器人,从而产生了另种方式的纳米机器人技术。

3、1959年率先提出纳米技术的设想是诺贝尔奖得主理论物理学家理查德·费曼。他率先提出利用微型机器人治病的想法。用他的话说,就是“吞下外科医生”。理查德·费恩曼在一次题为《在物质底层有大量的空间》的演讲中提出:将来人类有可能建造一种分子大小的微型机器,可以把分子甚至单个的原子作为建筑构件在非常细小的空间构建物质,这意味着人类可以在底层空间制造任何东西。从分子和原子着手改变和组织分子是化学家和生物学家意欲到达的目标。这将使生产程序变得非常简单,只需将获取到的大量的分子进行重新组合就可形成有用的物体。

4、在1959年的演讲《在底部有很多空间》中,他提出纳米技术这一想法。虽然没有使用“纳米”这个词,但他实际上阐述了纳米技术的基本概念。[1]

5、1990年,我国著名学者周海中教授在《论机器人》一文中预言:到二十一世纪中叶,纳米机器人将彻底改变人类的劳动和生活方式。

6、2010年7月1日,美国密西西比州的湾港,墨西哥湾“深水地平线”号的漏油被冲上海岸。在应对漏油事故等环境灾难方面,纳米机器人的效率远远超过传统方式。[1]

7、纳米生物学的设想,是在纳米尺度上应用生物学原理,发现新现象,研制可编程的分子机器人,也称纳米机器人。涉及的内容可归纳为以下4个方面:

8、在纳米尺度上了解生物大分子的精细结构及其与功能的联系。

9、在纳米尺度上获得生命信息,例如,利用扫描隧道显微镜获取细胞膜和细胞表面的结构信息等。

10、纳米机器人的研制。纳米机器人是纳米生物学中具有诱惑力的内容,第一代纳米机器人是生物系统和机械系统的有机结合体,这种纳米机器人可注入**血管内,进行健康检查和疾病治疗。还可以用来进行**器官的修复工作、作整容手术、从基因中除去有害的DNA,或把正常的DNA安装在基因中,使机体正常运行。第二代纳米机器人是直接从原子或分子装配成具有特定功能的纳米尺度的分子装置,第三代纳米机器人将包含有纳米计算机,是一种可以进行人机对话的装置。

11、纳米尺度调整*死变异的癌变细胞,通过外部激光器指引,精确计算找到出辐射超标的癌变细胞,利用先进的生物细胞溶解技术将可能病变的细胞溶解成化学分子元素,并通过特定传感器系统精确的核查后,将细胞组分成功进入健康细胞中,完成坏死细胞与成功健康细胞的转换。[2]

12、纳米生物学的产生是与SPM的发明和在生命科学中的应用分不开的。生命过程是已知的物理、化学过程中复杂的事情。不同于宏观生物学,纳米生物学是从微观的角度来观察生命现象、并以对分子的*纵和改性为目标的。纳米生物学发展时间不长就已经取得了可喜的成绩。生物科学家在纳米生物学领域提出了许多富有挑战性的新观念。纳米生物学的加工技术可以向生物细胞学习。

13、事实上,每一个细胞都是一个活生生的纳米技术应用的实例:细胞不仅将燃料转化为能量,而且按照储存在DNA中的信息来建造和激活蛋白质和酶,通过对不同物种的DNA进行重组,基因工程家已经学会建造新的这类纳米工具,例如用细菌细胞来生产医用激素。科学家根据分子病理学的原理已经研制出各种各样的可以进入**微观世界行走的纳米机器人,有望用于清除有害物质、修复损坏基因、激活细胞能量、维护**健康和延长人类寿命。医用纳米机器人还处在试验阶段。[3]

14、纳米技术的大胆应用设想还包括:利用纳米机器将获取的碳原子逐个组织起来,变成精美的金刚石;将二氧化物分子重新分解为原来的组成部分;在人血中放入纳米巡航工具,它能自动寻找沉积于静脉血管壁上的胆固醇,然后将它们一一分解;将来纳米机器能够把草地上剪下来的草变成面包……在完全意义上讲,世上每一个现实存在的物体无论是电脑还是奶酪都是由分子组成的;

15、在理论上,纳米机器可以构建所有的物体。

16、当然从理论到真正实现应用是不能等同的,但纳米机械专家已经表明,实现纳米技术的应用是可行的。在扫描隧道显微镜帮助下,纳米机械专家已经能将独立的原子安排成自然界从未有的结构。此外,纳米机械专家还设计出了只由几个分子组成的微小齿轮和马达。(切勿将这些齿轮和马达与那些由数以百万计分子组成的用传统技术构建的微小齿轮和马达相混淆,这些机器同未来制造的机器相比较实在是太巨大了)。

17、25年内,纳米技术学家期望实现这些存在于科学陈列室中的想法,创造出真实的、可以工作的纳米机器。这些纳米机器有微小的“手指”可以精巧地处理各种分子;有微小的“电脑”来指挥“手指”如何*作。“手指”可能由碳纳米管制造,它的强度是钢的100倍,细度是头发丝的五万分之一。“电脑”可能由碳纳米管制造,这些碳纳米管既能做晶体管又能做连接它们的导线。“电脑”也可能由DNA制造,用适当的软件和足够的灵巧性进行武装的纳米机器人可以构建任何物质。

18、纳米机器人执行任何任务,包括自身**,都必须动用大量的纳米机器。血液里可能存在数以百万计的纳米机器人;在每一个有*废物地点可能需要数以万亿计的纳米机器人,要制造一辆汽车可能要调动数以100亿亿计的纳米机器人同时工作。然而,没有一个生产线能生产如此巨大数量的纳米机器人。

19、但是,纳米科学家眼中的纳米机器可以做到这点。他们设计的纳米机器人可以完成两件事:执行它们的主要任务和制造出它们自身完美的**体。如果第一个纳米机器人能够制造出两个**体,这两个**体每个又可制造出两个自己的**体,很快就可以获得数万亿个纳米机器人。

20、但是,假如纳米机器人忘记停止**,会发生什么?如果没有一些内建的停止信号,纳米机器人忘记停止**,这种灾难的可能后果将会是无法计算的。纳米机器人在**内快速**,能够比癌症扩散还要快地布满正常组织;一个发疯的制造食物机器人能够把地球的整个生物圈变成一块巨大的奶酪。

21、纳米技术学家没有回避危险,但是他们相信他们能控制灾难的发生。其中一个办法是设计出一种软件程序使纳米机器人在**数代后自我摧毁。另一种办法是设计出一种只在特定条件下**的机器人,例如只有在有*化学物质以较高浓度出现时机器人才能**,或者在一个很窄的温度和湿度范围内机器人才能**。

22、就像电脑病*的传播一样,所有以上这些努力都无法阻止那些不怀好意的人有意释放某种纳米机器人作为害人武器。事实上,一些批评家指出纳米技术可能的危险要大于它的益处。然而,仅仅这些利益就已经太具诱惑力了,纳米技术必将超过电子计算机和基因制*而成为新世纪的技术发展方向。世界可能会需要一个纳米技术免疫系统,这个系统中纳米机器人警察不断地在微观世界中同那些不怀好意的机器人进行战斗。

23、中国人也可以像摆棋子一样摆弄原子了。记者从中科院获悉,一台能够在纳米尺度上*作的机器人系统样机由中国科学院沈阳自动化所研制成功,并通过了国家“863”自动化领域智能机器人专家组的验收。在一个演示中,沈阳自动化所的研究人员*纵“纳米微*作机器人”,在一块硅基片上1×2微米的区域上清晰刻出“SIA”3个英文字母(沈阳自动化所的缩写);另一个演示显示,在一个5×5微米的硅基片上,*作者将一个4微米长、100纳米粗细的碳纳米管准确移动到一个刻好的沟槽里。

24、纳米微*作机器人在10×10微米的基片上刻出的字样

25、测试显示,在刻画*作中,这台纳米微*作机器人在512个像素宽度的显示区域里,重复定位误差小于5个像素,精度达1%以上;在移动纳米碳管的*作中,重复定位精度达到30纳米;而在基于路标的定位测试中,其定位误差小于4纳米。专家解释,1纳米是10^-9米,大约等于10个氩原子并列成一条直线的长度。在纳米尺度上的*作,被称为“纳米微*作”,是纳米技术的重要内容,其目的是在纳米尺度上按人的意愿对纳米材料实现移动、整形、刻画以及装配等工作。纳米微*作始于20世纪80年代,IBM的科学家1989年利用扫描式隧道显微镜(STM)*作35个氙原子在镍金属表面拼出I-B-M三个字母,成为轰动世界的新闻,开了纳米微*作先河。从此,纳米*作技术作为一个重要的战略发展方向吸引各国竞相展开研究。该项目研究人员介绍,这台机器人系统在纳米尺度下的系统建模方法、三维纳观力获取与感知及误差分析与补偿方面有很多突破与创新,都达到世界先进水平。据介绍,这种纳米微*作机器人可广泛应用于纳米科学实验研究、生物工程与医学实验研究、微纳米科研教学等领域。如生物学研究领域中,使用纳米微*作机器人可完成对细胞染色体的切割*作;也可在DNA或分子水平上进行生化检测及病理、生理测试实验研究。此外这种机器人在IC工业中纳米器件的装配与加工方面也有良好的应用前景,如可以利用它*作纳米微粒,装配微/纳米电子器件,甚至复杂的纳米电路。这意味着,未来利用纳米电路制成的电脑和家用电器,可以“想要它有多小,就能做多小”,甚至可以“塞进牙缝”;而未来利用纳米*作技术制作的微型机器人,也可以钻入**替病人疏通血管,或在肉眼看不见的微观世界里,完**们自己不可能完成的任务。

26、在美国科幻大片《惊异大奇航》中,科学家把变小的人和飞船注射进**,让这些缩小的“参观者”直接观看到**各个器官的组织和运行情况。然而在现实中,科学家根据分子病理学的原理已经研制出各种各样的可以进入**的纳米机器人,有望用于维护**健康。

27、还处在试验阶段,大到长几毫米,小到直径几微米;但可以肯定的是,未来几年内,纳米机器人将会带来一场医学革命[4]。

28、许多工程师、科学家和医生都认为,医用纳米机器人有着无限的潜力——而其中有可能的包括:治疗动脉粥样硬化、抗癌、去除血块、清洁伤口、帮助凝血、祛除寄生虫、治疗痛风、粉碎肾结石、人工授精以及激活细胞能量,使人不仅保持健康,而且延长寿命。

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