在一个真正史诗级别的科技领域中，没有任何一项革新技术比纳米机器人的出现更为举世震惊。科学家们正在研发一种比人类头发更为精细的微型机器，旨在在人类无法进行操作的分子层面上对原子和细胞结构实现一系列操作。这种微型机器就是纳米机器人，它属于机器人工程学的一种新兴高科技。在不久的未来，纳米机器人将彻底改变人类的工作和生活方式。
1959年, 美国物理学家、诺贝尔奖得主理查德·费曼教授率先提出纳米技术的设想。他在一次题为《在物质底层有大量的空间》的演讲中说到：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最底层空间制造任何东西。演讲中,他虽然没有使用“纳米”这个词，但实际上已阐述了纳米机器人技术的基本概念。
1987 年，美国科幻大片《惊异大奇航》（Innerspace）首次向我们展示了科学家对纳米机器人的构想；在影片情节中，缩小至几纳米的人和飞船被注射进人体后，这些特殊的微小“探险者”便在人体内部开始了一场惊险旅行。其实这些 “探险者”就是纳米机器人，它们直接观看到人体各个器官的组织和运行情况。纳米机器人技术在当时只是一种科学幻想，但如今已出现在现实世界。
前不久, 中国科学院深圳先进技术研究院与香港科技大学以及湘潭大学合作，研发出一种基于聚集发光元件的纳米仿生机器人系统，用于血脑屏障穿越及脑胶质瘤靶向诊疗。该纳米机器人系统，以聚集诱导发光材料（AIE）为内骨骼，以自然杀伤细胞膜为外部皮肤，保留了AIE在聚集态的优越的近红外二区发光性能，同时赋予了AIE自然杀伤细胞免疫调节与识别的功能。
从广义上来讲，只要在纳米尺度（一纳米等于十亿分之一米）能够进行运动和操作的系统都可叫做纳米机器人。纳米机器人是纳米生物学中最具有诱惑力的内容，也是当今高新科技的前沿热点之一。不少科学家都看好纳米机器人的应用前景和实用价值，一些发达国家还制定了相关的战略性计划，投入巨资抢占纳米机器人技术高地。
目前研发的纳米机器人属于第一代，是生物系统和机械系统的有机结合体，这代纳米机器人可以注入人体血管内，进行健康检查和疾病治疗；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，能够执行复杂的纳米级别的任务；第三代纳米机器人将包含有强人工智能和纳米计算机，是一种可以进行人机对话的智能装置。
许多专家强调：当前最重要、最迫切的就是纳米机器人在医疗领域的应用。医用纳米机器人可以注入人体血管内，进行血管养护、健康检查、精准给药、疾病治疗和器官修复等，还可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。在可预见的未来，被视为当今疑难病症的癌症、艾滋病、高血压等都将迎刃而解。
近年来，医用纳米机器人的研发取得不少可喜的成果。例如，2016年7月瑞士洛桑联邦理工学院的科学家研发出可将药物投递到特定位置的纳米机器人；又如，2017年8月，英国杜伦大学、美国莱斯大学和北卡罗莱纳州立大学的科学家研制出可杀死癌细胞的纳米机器人；再如，2019年7月，美国加州理工学院的科学家研发出可进行药物递送或者智能微手术的纳米机器人。普通人看来这些成果可能只是不起眼的小突破，但在真正的科学家眼里，却蕴含着纳米机器人的巨大进步。
不过到目前为止，医用纳米机器人技术依然停留在研发试验阶段，一些技术性障碍还有待破解。从现阶段来讲，受工业水平限制，纳米机器人在驱动、控制、传感反馈、复合材料等方面都存在研究瓶颈。尽管如此，许多专家还是认为，纳米机器人将带来一场医学革命。美国工程师、未来学家雷蒙德·科兹威尔博士甚至认为，到2030年，纳米机器人将可借助无创的方式进入人类大脑，届时人类将变得更长寿、更聪明和更幽默。
除了医疗领域，纳米机器人在其他领域，如军事、环保、工业、农业等也将大显身手。因此，有专家预言：用不了多久，个头只有分子大小的神奇纳米机器人将源源不断地进入人类的日常生活。中国科学家、未来学家周海中教授在1990年发表的《论机器人》一文中甚至预言：到21世纪中叶，纳米机器人将彻底改变人类的工作和生活方式。
文/张琦(作者单位：瑞士苏黎世联邦理工学院机械工程系)