جستجو بر اساس تاريخ مطلب
 مطالب پیشنهادی
 بیونانوروبوت‌ها - قسمت اول
بیونانوروبوت‌ها - قسمت اولمشاهده‌ي علمي
تلاش‌های زیادی برای ورود روبوت‌ها به قلمرو نانو صورت گرفته است. بیونانوروبوت‌ها ماشین‌های قابل کنترلی در مقیاس نانو خواهند بود که از مولکول‌های زیستی تشکیل شده اند...

 

بیونانوروبوت‌ها

راه یافتن به دنیای ریز مواد از دریچه‌ی فناوری نانو ، مطالعه و شناخت ما از دنیای پیرامونمان را بسیار بیشتر و آسان‌تر از گذشته کرده است. امروزه شبیه‌سازی خصوصیت‌های بیولوژیک سیستم‌ها در ابعاد نانو (9-10 متر) از بحث‌های داغ فناوری محسوب می‌شود. نانو‌موتورها، نانوساختارها و نانو‌روبوت‌ها که به‌نحوی از الگوهای زیستی در ساخت آنها استفاده شده است، (الگوبرداری از طبیعت biomimicry‌) نمونه‌ای از ارتباط دوطرفه طبیعت با دنیای تکنولوژی است.

با شنیدن واژه روبوت شاید در ذهن تصویری از موجوداتی مکانیکی و انسان‌نما شکل بگیرد مثل این تصویر :

 

یا حتی روبوت‌ها را به‌صورت ماشین‌های خودکار بزرگی تصور کنید که در خطوط تولید کارخانجات و صنایع، به‌خصوص در خودروسازی، به مدد نیروی انسانی آمده است:

اما این تصویر نیز در واقع نوعی روبوت 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 پیام‌گیری و پیام‌دهی را دارد. همچنین دارای هوش و توانایی انجام مهارت یا رفتار هایی است که به طور خلاصه به تعامل ماشین با محیط می‌انجامد. در حقیقت روبوت‌ها ماشین‌هایی بشر-ساخت هستند که قابلیت پاسخ‌گویی به عوامل محیطی را دارند و قادرند نقش‌های معینی را در شرایط تعیین شده بر عهده بگیرند. ورود روبوت به زندگی انسان وی را قادر ساخت تا پا به عرصه‌هایی بگذارد که تا پیش از این قادر به کشف آن نبود. با پیاده‌سازی این اصول اساسی در مقیاس نانو، دانشمندان سعی در طراحی روبوت‌هایی دارند که در انجام کارهای با مقیاس نانو به آنها کمک کند. کاربرد این نانوروبوت‌ها در نانوپزشکی، محیط زیست، فضانوردی و امور نظامی پیش‌بینی شده است.

 

اما بیونانوروبوت‌ها:

بیونانوروبوت‌ها ماشین‌های قابل کنترلی در مقیاس نانو خواهند بود که از مولکول‌های زیستی تشکیل شده‌اند و به‌کمک مهار و تحت کنترل در آوردن خصوصیات بیولوژیکِ مولکول‌های زیستی نظیر پپتید‌‌ها (پروتئین) و DNA، طراحی و ساخته خواهند شد. پروتئین‌ها و DNA، به‌دلیل خصوصیات ساختاری ویژه که تابع جفت بازهای آدنین-گوانین و سیتوزین- تیمین است، قابلیت دارند تا یک موتور، یک اتصال‌دهنده یا مفصل مکانیکی، سنسور و ارسال‌کننده پیام باشند. اگر تمام این اجزا در کنار هم سرهم‌بندی شود می‌توانند ماشین‌هایی با درجه بالایی از آزادیِ حرکت ایجاد کنند و خصوصیت‌هایی که در مقیاس ماکرو برای روبوت‌ها برشمردیم را دارا باشند. توانایی‌هایی نظیر ایجاد حرکت، اعمال نیرو و ایجاد سیگنال یا پیام در پاسخ‌گویی به محرک‌های فیزیوشیمیایی خاص. بدیهی است که همه‌ی رفتارهای ماکروروبوت‌ها در این نانوروبوت‌ها نیز انتظار می‌رود.

برخی دیگر از قابلیت‌ها و خصوصت‌هایی که در نانوروبوت‌ها انتظار می‌رود:

1. هوش جمعی- هوش غیرمتمرکز و توزیعی

2. خودسازماندهی و رونوشت‌برداری

3. ارزیابی اطلاعات در مقیاس نانو و قابلیت برنامه‌ریزی

4. طراحی که قادر به دسترسی بی‌واسطه و سریع به این نانوروبوت‌ها و کنترل آن باشد.

اما تفاوت‌های زیادی بین نانوروبوت‌ها و ماکروروبوت‌ها وجود دارد. این تفاوت در قوانینی است که بر دینامیک آنها حاکم است. ماکروروبوت‌ها در قلمرو مکانیک نیوتونی شکل می‌گیرند، حال آنکه قوانینی که نانوروبوت‌ها را تحت کنترل دارد از مکانیک کوانتومی مولکول پیروی می‌کند. با کاسته شدن از اندازه، نیاز به طراحی جدید ابزار وجود دارد، چون مقاومت‌های مختلف بین نیروها تغییر خواهد کرد. نیروی جاذبه ناچیز و امری بی‌اهمیت و از سوی دیگر نیروهای کشش سطحی و جاذبه واندروالس بسیار مهم خواهند شد. روبوت‌ها در اندازه‌ی نانو با محدودیت زیادی مواجه‌اند که منجر به عدم قطعیت زیادی درباره کار با آنها می‌شود. نانوروبوت‌ها با چشم غیرمسلح قابل رویت نیستند و این دستکاری و کار با آنها را بسیار دشوار می‌کند. تکنیک‌هایی نظیر تصویربرداری SEM میکروسکوپ الکترونی و AFM میکروسکوپ نیروی اتمی (میکروسکوپ نیروی پویشی) باید به‌کار گرفته شوند تا تصویری قابل تجسم از ساختار مولکولی این نانو روبوت‌ها به ما بدهند. این نانوماشین‌ها در محیطی متفاوت از محیطی که می‌شناسیم به‌کار گرفته می‌شوند و باید طراحی دقیق و کارآمدی از آن، در محیط مجازی صورت گیرد. زمان زیادی باید صرف کرد تا شبیه‎سازی رایانه‌ای این نانوروبوت‌ها صورت گیرد و رفتارهای آنها در محیط شبیه‌سازی شده مورد پیش‌بینی و ارزیابی قرارگیرد. زمینه‌های کاربرد نانو روبوت‌ها از حمل و رساندن قطعی دارو به محل مورد نظر تا تعمیر سلول‌ها و مبارزه با سلول‌های سرطانی است که تحولی در صنعت پزشکی ایجاد خواهد کرد تا شناسایی آلودگی‌های میکروبی، شیمیایی و سمی در محیط و حتی کشف عناصر جدید و ناشناخته در سیارات دیگر در کاوش‌های فضایی. گرچه این گقته‌ها بیشتر به داستان‌های علمی- تخیلی شبیه است، اما تلاش‌ها در ساخت این روبوت‌های کوچک همچنان ادامه دارد. در جدول زیر مقایسه‌ای بین بخش‌های تشکیل‌دهنده‌ی یک روبوت در اندازه ماکرو و مشابه آن در ساختارهای مولکولی صورت گرفته است.

 

 
ماکرو
نانو
اجزای ساختمانی
فلز، پلیمرهای پلاستیک          
DNA و نانوتیوب‌ها
بازوی عامل ( بخش هایی که انجام کار یا حرکت به آنها بستگی دارد)
موتورهای الکتریکی ،بازوهای پنوماتیک، مواد هوشمند و باتری‌ها
ATPase,VPL motors, DNA
سنسورها (حساسه‌ها)
سنسور نوری، سنسور فشار، سنسور حرارتی و سنسور موقعیتی
رودوپسین و فاکتورهای شوک حرارتی (heat shock factors)
مفصل‌ها و اتصال‌ها
 Revolut، پریسماتیک و کروی
نانوساختار DNA، نانومفصل‌ها

 

مشاهده قبلي (مویرگ‌زایی تومور)

صفحه‌ي اصلي مشاهده علمي

 


1389/4/27
Copyright ©2010 سرویس فعالیت‌های علمی شبکه رشد - بخش مشاهده‌ی علمی
لينک مستقيم

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1391/3/10
مـتـن : با سلام لطفا منرا در موضوع پروژه ای پایانی کارشناسیم که مربوط ب کارایی نلنو در علوم کامپیوتر است معرفی رفرنس مقالات انگلیسی باشین.
ممنون
پاسـخ : سلام در اينترنت مقالات زيادي هست. nano machines رو كه جستجو كني سايتهاي زيادي مياد كه تخصصي هم هستند. در مورد علوم كامپيوتر مي‌توني عنوانش رو پشت سر نانو ماشين بياري. يا در سايتهايي كه علوم كامپيوتر هستند يا مقالات تخصصي در مجلات تخصصيشون چاپ ميشه، نانوماشين‌ها رو جستجو كني.

فرستنده :
ناشناس HyperLink HyperLink 1391/3/10
مـتـن : دست مريزاد
ممنون از زحمتي كه مي‌كشيد

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 محتواي زنده مشاهده علمي

 فعاليت هاي علمي
 تماس با ما
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  6200
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  6200