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观察未来科技

目前，随着人们对分子和纳米粒子组成的表面量子宇宙的深入探索，技术的发展正在向微观世界延伸，并重新想象各种可能性。许多人可能没有意识到纳米技术已经在为我们生产各种日常必需品。

现在很多防晒霜都含有纳米粒子，有助于吸收危险的紫外线。此外，纳米粒子可以更光滑地覆盖人体皮肤表面。类似的纳米粒子也用于食品包装，以减少紫外线对食品的照射，从而延长食品的保质期。一些用于碳酸饮料的塑料瓶现在也含有纳米粘土，可以延长碳酸饮料的保质期几个月。当然，纳米技术的意义远不止于此。

基于纳米技术的纳米机器人正在拓宽人类物质世界的边界，以多种不同的方式重塑制造、医疗等领域的概念，带来颠覆未来的想象。

3D印刷是根据产品的数字特性逐层制造产品的技术。在制造过程中，铺设一层超薄的底层材料，然后添加层层香味，直到形成完整的三维产品。当然，3D打印不仅限于扫描消费者，还可以做成可以放在婚礼蛋糕上或者共用他的任何地方的娃娃，尽管看起来很时髦。

更重要的是，3D印刷作为一种先进的制造技术，是未来制造的唯一途径，其颠覆效果至少不低于20种 世纪流水线生产。例如，在医学领域，3D打印可为患者制作钛合金下颚，包括与真实颌骨相连的铰接关节，可容纳静脉和神经再生槽。D假肢制造中印刷也具有无与伦比的优势。

使用3D另一个打印的例子是制造原型产品，例如在风洞中测试的飞机原型。D印刷之所以广泛应用于原型生产，而不是后线大规模生产，是因为原型生产更注重灵活性，而大规模生产更注重效率。在生产效率方面，3D印刷暂时无法与传统的制造方法相比。

同时，另一个横跨3D印刷技术前的障碍是3D印刷技术的精度。不可否认，3D印刷承诺了人们美好的制造前景。在未来，当我们想购买时，也许，我们只需要收到产品的数字设计图纸文件，然后将文件输送到我们自己的便携式多功能 3D打印机可以快速生产。但不可忽视的因素是，3D最终产品的质量最终产品的质量。

当然，现在的3D印刷设备使用的原材料范围非常有限，其精度不足以应用于许多应用。D印刷技术的发展只有达到纳米技术领域，即以原子或分子的精度控制物质，或者在控制物质时，其一定的空白维度最多延伸100纳米，才能满足原子级的精确制造。

而从3D从打印机到原子原子，精度会有很大的跨度。例如，先进的下颚制造 3D 打印机的每层厚度约为30微米，相当于1万层原子的厚度。因此，每次只控制一层原子意味着精度应提高1万倍。

对于未来的制造，一个不可避免的问题是人类最终能实现什么样的原子精确制造？人们之所以把这个问题集中在纳米层面，是因为纳米尺度比显微尺度小1 000倍，比我们每天经历的米级世界小10亿倍。这与我们所知道的宏观世界完全不同。纳米是衡量微观世界的长度单位。纳米的特殊长度也赋予了纳米特殊的性质。

为了实现高精度原子的精确制造，其中一个可行性是纳米机器人-纳米机器人的手臂可以输送和放置分子片段或单个原子到指定位置，关键是机器人手臂尖端的化学性质。

然而，纳米技术专家对生物学以外原子精确制造的可行性有不同的看法。美国国家科学院2006年的一份报告表达了这一不确定性：

现在，虽然可以从理论上计算，但它不能可靠地预测化学反应的最终周期范围、错误率和反应速度，以及自下而上制造系统中的热力学效率。因此，虽然产品的完美性和复杂性可以从理论上计算，但实际产品的性能无法准确预测。

纳米机器人除了在精密制造领域有所作为外，更有前途的应用体现在医疗领域——事实上，人体是世界上最精密的机器。

只有43%的细胞是人体细胞，而其他细胞是极小的殖民者，包括数万亿细菌、病毒、霉菌和古生菌。这也为纳米机器人提供了广阔的用武之地。显然，在这些除人类细胞外的微生物中，添加数百万纳米机器人并非不可能，更不用说纳米机器人可以改善我们的生活和健康了。

其中，一位科学家一直在跟进将大量纳米机器人放入人类血液的研究。罗伯特，美国物理学家·弗雷塔斯是本研究中最重要的前瞻性人物和倡导者之一。弗雷塔斯认为，衰老是一种可治愈的疾病，纳米机器人可能很快治愈衰老：虽然我们今天不能制造这样的微型机器人，但到了 21 也许可以在20世纪20年代建造。”

现代医学给出了明确的结论，衰老是由于 基因组不稳定、端粒损失、表观遗传变化、蛋白质抑制障碍、营养感应障碍、线粒体功能障碍、细胞衰老、千细胞耗尽、细胞间通信变化 大分子、细胞和组织的积累性损伤。据弗雷塔斯介绍，所有这些损伤都可以用纳米机器人修复。

纳米机器人将能够穿越血液，然后进入或接近细胞，执行各种任务，如清除毒素、清除细胞碎片、纠正DNA 修复和恢复细胞膜，逆转动脉粥样硬化，调节激素、神经递质等代谢物的水平，以及许多其他任务。

此外，在未来，纳米机器人可能会扫描大脑，包括研究大脑的功能，实现大脑的逆向工程，制造广泛的人工智能，最终将人类的思维上传到计算机上。《奇点临近》的作者库兹韦尔在书中展望，数十亿纳米机器人可以穿过大脑中的每一根毛细血管，近距离扫描每一个相关的神经特征。纳米机器人还将使用高速无线通信连接到计算机，并根据扫描数据编制数据库。

然而，目前，一个更接近现实的纳米机器人应用程序是使用纳米机器人来摆脱癌症。亚利桑那州立大学的科学家使用DNA在确保健康细胞不受损来寻找和消除癌症肿瘤，同时确保健康细胞不受损伤。这些纳米机器人通过瞄准肿瘤的血液供应，阻液流动。因为所有的肿瘤都需要血液才能生存，所以这种技术也有潜力治疗各种癌症。

研究人员认为，将各种合理设计的纳米机器人混合在一起，然后携带不同的药物，可能有助于实现癌症研究的最终目标，即根除实体瘤，消除肿瘤的血管渗透转移。

然而，将一队纳米机器人注入血管是一回事，将其引导到正确的位置是另一回事。在普渡大学，研究人员率先尝试使用超声波和磁场来引导这些微机器人。这种做法不仅可以为纳米电机提供动力，还可以引导它们在人体内走向正确的位置。只有在正确的位置，它们才能参与癌症的治疗，在指定的位置服药，或绘制人脑的具体结构。

从纳米机器人的优势来看，库兹韦尔说：我们血液中的智能纳米机器人将保护我们的细胞和分子，然后保持我们的健康。这种纳米机器人也会通过毛细血管进入大脑，并与我们的生物神经元互动，直接扩大我们的智力。基于加速回报定律，这些技术在未来30年将比现在强大10亿倍。

但一切都有两面性，就像人们对人工智能的担忧一样，纳米机器人也可能失控——纳米机器人可以吞噬斑块，摧毁癌细胞，杀死细菌，敌人和我开始吞噬我们的身体。

另一种担忧是担心纳米机器人的增长率超过了控制。由于其独特而灵活的化学特性，最有可能制造纳米机器人的原料是碳。由于同样的原因，碳也是生物体的主要成分，这使得它可能成为生产更多纳米机器人的理想原料。逃离人类实验室控制的纳水机器人可能会在几周内消耗整个生物圈。

这一假设性场景导致人们提出了所谓的灰色末日理论。这将是一个灾难性的场景，可以自我复制的纳米机器人在失去控制后逐渐消耗地球上所有的生物质，并将每个活生生物变成一堆灰糊。小说《瘟疫年》描述了失控纳米技术通过感染吞噬了生活在1万英尺高空以下的所有温血生物。这迫使剩下的人逃到更高的楼层，在那里挣扎着生存。

当然，这是最悲观的担忧，另一种中间立场提供了避免灰色末日的可能性。一方面，纳米机器人技术可以继续发展，只要人类遵守一些安全协议；另一方面，如果我们忽视这些预防措施，它很可能成为真正的危险。

至于如何控制纳米机器人， 在自我复制的安全方式中，一个关键的观点是，物体（无论是生物体还是机器人）的自我复制能力总是与环境密切相关。即使是铁匠的工具具，也可以在适当的环境中创造出一套完全相同的新工具，也可以描述为自我复制。自我复制总是需要原材料和能量的供应。因此，如果我们建造的自我复制机包含一些自然环境中没有的材料，纳米机器人的复制可以避免失控。

目前，我们正在重塑我们周围的一切。事实是，在未来的某一天，我们可能会非常依赖这种技术，因为人类扩张的愿望将继续推动人们进入亚原子主导的领域，并进一步深入未知的宇宙。当人们在这两个方向上走得越远，他们可能会越清楚地意识到人类的渺小和宇宙的浩瀚。