بیونانوروبوت.ها - قسمت اول

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: بیونانوروبوت.ها - قسمت اول

بیونانوروبوت.هاراه یافتن به دنیای ریز مواد از دریچه.ی فناوری نانو ، مطالعه و شناخت ما از دنیای پیرامونمان را بسیار بیشتر و آسان.تر از گذشته کرده است. امروزه شبیه.سازی خصوصیت.های بیولوژیک سیستم.ها در ابعاد نانو (9-10 متر) از بحث.های داغ فناوری محسوب می.شود. نانو.موتورها، نانوساختارها و نانو.روبوت.ها که به.نحوی از الگوهای زیستی در ساخت آنها استفاده شده است، (الگوبرداری از طبیعت biomimicry.) نمونه.ای از ارتباط دوطرفه طبیعت با دنیای تکنولوژی است.
با شنیدن واژه روبوت شاید در ذهن تصویری از موجوداتی مکانیکی و انسان.نما شکل بگیرد

یا حتی روبوت.ها را به.صورت ماشین.های خودکار بزرگی تصور کنید که در خطوط تولید کارخانجات و صنایع، به.خصوص در خودروسازی، به مدد نیروی انسانی آمده است

روبوت در مفهوم عام شکلی از هر ساختار هوشمند است که توانایی به کار انداختن، به حرکت در آمدن، تخمین و ارزیابی اطلاعات (sensing) و پیام.گیری و پیام.دهی را دارد. همچنین دارای هوش و توانایی انجام مهارت یا رفتار هایی است که به طور خلاصه به تعامل ماشین با محیط می.انجامد. در حقیقت روبوت.ها ماشین.هایی بشر-ساخت هستند که قابلیت پاسخ.گویی به عوامل محیطی را دارند و قادرند نقش.های معینی را در شرایط تعیین شده بر عهده بگیرند. ورود روبوت به زندگی انسان وی را قادر ساخت تا پا به عرصه.هایی بگذارد که تا پیش از این قادر به کشف آن نبود. با پیاده.سازی این اصول اساسی در مقیاس نانو، دانشمندان سعی در طراحی روبوت.هایی دارند که در انجام کارهای با مقیاس نانو به آنها کمک کند. کاربرد این نانوروبوت.ها در نانوپزشکی، محیط زیست، فضانوردی و امور نظامی پیش.بینی شده است.

اما بیونانوروبوت.ها:
بیونانوروبوت.ها ماشین.های قابل کنترلی در مقیاس نانو خواهند بود که از مولکول.های زیستی تشکیل شده.اند و به.کمک مهار و تحت کنترل در آوردن خصوصیات بیولوژیکِ مولکول.های زیستی نظیر پپتید..ها (پروتئین) و DNA، طراحی و ساخته خواهند شد. پروتئین.ها و DNA، به.دلیل خصوصیات ساختاری ویژه که تابع جفت بازهای آدنین-گوانین و سیتوزین- تیمین است، قابلیت دارند تا یک موتور، یک اتصال.دهنده یا مفصل مکانیکی، سنسور و ارسال.کننده پیام باشند. اگر تمام این اجزا در کنار هم سرهم.بندی شود می.توانند ماشین.هایی با درجه بالایی از آزادیِ حرکت ایجاد کنند و خصوصیت.هایی که در مقیاس ماکرو برای روبوت.ها برشمردیم را دارا باشند. توانایی.هایی نظیر ایجاد حرکت، اعمال نیرو و ایجاد سیگنال یا پیام در پاسخ.گویی به محرک.های فیزیوشیمیایی خاص. بدیهی است که همه.ی رفتارهای ماکروروبوت.ها در این نانوروبوت.ها نیز انتظار می.رود.
برخی دیگر از قابلیت.ها و خصوصت.هایی که در نانوروبوت.ها انتظار می.رود:
1. هوش جمعی- هوش غیرمتمرکز و توزیعی
2. خودسازماندهی و رونوشت.برداری
3. ارزیابی اطلاعات در مقیاس نانو و قابلیت برنامه.ریزی
4. طراحی که قادر به دسترسی بی.واسطه و سریع به این نانوروبوت.ها و کنترل آن باشد.
اما تفاوت.های زیادی بین نانوروبوت.ها و ماکروروبوت.ها وجود دارد. این تفاوت در قوانینی است که بر دینامیک آنها حاکم است. ماکروروبوت.ها در قلمرو مکانیک نیوتونی شکل می.گیرند، حال آنکه قوانینی که نانوروبوت.ها را تحت کنترل دارد از مکانیک کوانتومی مولکول پیروی می.کند. با کاسته شدن از اندازه، نیاز به طراحی جدید ابزار وجود دارد، چون مقاومت.های مختلف بین نیروها تغییر خواهد کرد. نیروی جاذبه ناچیز و امری بی.اهمیت و از سوی دیگر نیروهای کشش سطحی و جاذبه واندروالس بسیار مهم خواهند شد. روبوت.ها در اندازه.ی نانو با محدودیت زیادی مواجه.اند که منجر به عدم قطعیت زیادی درباره کار با آنها می.شود. نانوروبوت.ها با چشم غیرمسلح قابل رویت نیستند و این دستکاری و کار با آنها را بسیار دشوار می.کند. تکنیک.هایی نظیر تصویربرداری SEM میکروسکوپ الکترونی و AFM میکروسکوپ نیروی اتمی (میکروسکوپ نیروی پویشی) باید به.کار گرفته شوند تا تصویری قابل تجسم از ساختار مولکولی این نانو روبوت.ها به ما بدهند. این نانوماشین.ها در محیطی متفاوت از محیطی که می.شناسیم به.کار گرفته می.شوند و باید طراحی دقیق و کارآمدی از آن، در محیط مجازی صورت گیرد. زمان زیادی باید صرف کرد تا شبیه‎سازی رایانه.ای این نانوروبوت.ها صورت گیرد و رفتارهای آنها در محیط شبیه.سازی شده مورد پیش.بینی و ارزیابی قرارگیرد. زمینه.های کاربرد نانو روبوت.ها از حمل و رساندن قطعی دارو به محل مورد نظر تا تعمیر سلول.ها و مبارزه با سلول.های سرطانی است که تحولی در صنعت پزشکی ایجاد خواهد کرد تا شناسایی آلودگی.های میکروبی، شیمیایی و سمی در محیط و حتی کشف عناصر جدید و ناشناخته در سیارات دیگر در کاوش.های فضایی. گرچه این گقته.ها بیشتر به داستان.های علمی- تخیلی شبیه است، اما تلاش.ها در ساخت این روبوت.های کوچک همچنان ادامه دارد. در جدول زیر مقایسه.ای بین بخش.های تشکیل.دهنده.ی یک روبوت در اندازه ماکرو و مشابه آن در ساختارهای مولکولی صورت گرفته است.

ماکرو
نانو
اجزای ساختمانی
فلز، پلیمرهای پلاستیک
DNA و نانوتیوب.ها
بازوی عامل ( بخش هایی که انجام کار یا حرکت به آنها بستگی دارد)
موتورهای الکتریکی ،بازوهای پنوماتیک، مواد هوشمند و باتری.ها
ATPase,VPL motors, DNA
سنسورها (حساسه.ها)
سنسور نوری، سنسور فشار، سنسور حرارتی و سنسور موقعیتی
رودوپسین و فاکتورهای شوک حرارتی (heat shock factors)
مفصل.ها و اتصال.ها
Revolut، پریسماتیک و کروی
نانوساختار DNA، نانومفصل.ها

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 374]