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导读

提起机器人，人们往往会想到那些热门的人形机器人和在生产线上忙碌的工业机器人。然而，在肉眼不可见的微小世界里，还有一种比头发丝小数百倍的微纳机器人，它们在解决一些看似微小却至关重要的问题方面发挥着巨大作用。

微纳机器人的潜力与应用

设想有一天，当你生病时，医生不再为你开药或做手术，而是将一种微小的机器人注入你的血液。这种机器人能够识别病变部位，穿越血管，到达指定位置进行治疗。这项技术不仅改变了我们的思维方式，还承载了巨大的期望。

前景：微纳机器人解决“微小”的大问题

微纳机器人的定义是能够在微米或纳米尺度上完成任务的机器人。在军事领域，它们可以扮演“蚂蚁士兵”的角色，执行诸如引爆特种炸药、破坏电子设备和网络、释放化学制剂等任务。在建筑领域，它们可以检测建筑物的裂缝、腐蚀和损坏情况，并进行及时修复。然而，最具前景的应用是在医学领域。

目前，许多复杂的手术仍然依赖于医生的经验和技术，而现有的医疗器械往往难以到达某些区域。微纳机器人却能在人体内轻松抵达肺部末端支气管、细小血管分支等难以触及的地方，实现精准治疗。这就像快递员一样，无论送到哪里，都能准确无误地完成任务。

在最新研究中，微纳机器人甚至能在磁场的引导下精确地杀死肿瘤细胞，被誉为“肿瘤克星”。

冷思考

尽管微纳机器人备受关注，但也存在一些质疑。例如，如此微小的物体是否真的可以称为机器人？它们能否满足人们的各种期望？

微纳机器人的现状与挑战

哈尔滨工业大学（深圳）的马星教授认为，真正的机器人必须具备运动、感知和反馈这三个特征。目前的微纳机器人只具备运动能力，还处于发展的初期阶段，有很多需要改进的地方。

虽然早在20世纪60年代，诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼及其团队就已经提出了“纳米技术”和“吞噬外科医生”等概念，但微纳机器人真正实现发展，还是近十几年的事情。相比于已发展了半个世纪以上的人形机器人，微纳机器人还有很长的路要走。

难题：让微纳机器人动起来并可控

要让一个比头发丝还小千倍的机器人在人体内自由移动，难度可想而知。例如，在血液运输过程中，如何控制微纳机器人在快速流动的血液中停留、移动和负载物品，是当前面临的首要科学挑战。

微纳机器人的主流运动方式包括化学驱动、磁场驱动、生物驱动。化学驱动虽然响应迅速，但寿命较短，且可能对人体造成伤害；物理驱动受限于磁场强度、穿透能力和控制精度；生物驱动虽然生物兼容性好，但控制精度较低。因此，如何找到既能驱动又符合生物材料安全性和生物兼容性的材料，是一个亟待解决的问题。

解困：建造一辆“足够结实的车”

“我们的任务是设计一辆‘足够结实的车’，配备一个合格的司机，能够应对复杂的环境，最终保障货物的高效送达。”深圳市人工智能与机器人研究院微纳机器人中心主任俞江帆表示。

建造这辆“足够结实的车”需要从三方面入手：一是通过改进控制算法和材料，集成人工智能和机器学习技术，提高定位精度和自主操控能力；二是依靠群体智能技术，增强微纳机器人集群的协同能力；三是开发和使用更生物相容且可降解的材料，减少对生物体的免疫反应和毒性。

未来展望

微纳机器人作为一门跨学科的综合性学科，其发展离不开物理、化学、生物、力学、材料学、微纳制造等各领域的融合。近年来，科研人员在微纳机器人领域取得了显著进展。例如，南开大学赵新团队设计了一种自动化方法来处理干细胞核移植操作，提高了细胞运输的效率；加拿大多伦多大学的Zhang等人开发了一种高精度、高稳定性的微夹具机器人系统，提升了微物体的操作精度。

未来十年，这些创新者将继续努力，推动微纳机器人技术的发展，使其成为人类探索微观世界的有力工具。