2023 में नैनोबॉट्स का भविष्य

सारांश

स्वाभाविक आपदा के बाद मलबे के नीचे फंसे होने का कल्पना कीजिए, जब एक तिलचट्टा एक चट्टान के नीचे से घुस आता है। कुछ मिनटों बाद, मलबा हटाया जाता है, और आपको सुरक्षित निकाला जाता है। एक मिनट रुकिए - क्या एक तिलचट्टा ने आपकी जान बचाई? बिल्कुल नहीं। हालांकि जापान में अनुसंधानकर्ताओं ने वास्तव में साइबोर्ग तिलचट्टे बनाए हैं जो भूकंप के बाद मलबे के नीचे फंसे लोगों की मदद करने में मदद करते हैं, लेकिन हम इसकी बात नहीं कर रहे हैं। हम माइक्रोबॉट्स की बात कर रहे हैं - छोटे रोबोट्स जो छोटे जीवों की गतिविधियों की अनुकरण करने के लिए डिजाइन किए गए हैं ताकि वे ऐसे स्थानों तक पहुंच सकें जहां मनुष्य नहीं पहुंच सकते, खोज और बचाव से लेकर निरीक्षण तक और यहां तक कि अंतरिक्ष अन्वेषण तक।

माइक्रोबॉट्स का सबसे आम उपयोग बायोटेक उद्योग में होता है जहां उनका उपयोग निदान और लक्षित चिकित्सा के विकास के लिए किया जाता है ताकि रोग की निगरानी और उपचार किया जा सके। लेकिन उनका उपयोग पर्यावरणीय मॉनिटरिंग, मृदा संशोधन, कृषि अनुसंधान, जेट इंजन निरीक्षण, और खोज और बचाव के लिए भी किया गया है। न केवल यह - यह तकनीक पिछले कुछ वर्षों में तेजी से आगे बढ़ी है और अब इसका उपयोग और भी बहुत सारी चीजों के लिए किया जा रहा है। इस रिपोर्ट में, हम छोटे रोबोट्स कैसे काम करते हैं और वे क्या कर सकते हैं, इसके बारे में चर्चा करते हैं, और फिर इस तकनीक के साथ खुलने वाले सबसे अद्भुत अवसरों का विवरण देते हैं।

छोटे रोबोट्स आज क्या कर सकते हैं

हर कोई उन विशाल रोबोट बांहों को जानता है जिनका उपयोग ऑटोमोबाइल असेंबली लाइनों पर कारों को बनाने के लिए किया जाता है। इसके विपरीत, एक मिथक है कि छोटे रोबोट्स गैर-औद्योगिक, अनुगामी खिलौने हैं। लेकिन कई औद्योगिक निर्माताओं छोटे रोबोट्स का उपयोग ऑटोमोबाइल इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल यूनिट्स, सेल फोन, मेडिकल उपकरण, प्रिंटेड सर्किट बोर्ड, और सिरिंजों को सामूहिक रूप से उत्पादित और संगठित करने के लिए करते हैं।

बेंचटॉप रोबोट्स का उपयोग बुनाई, मशीन टेंडिंग, पार्ट्स फीडिंग, परीक्षण, और निरीक्षण कार्यों के लिए किया जाता है, और ये असेंबली लाइनों पर गोंद, पॉलिश और स्क्रू जमा कर सकते हैं और सोल्डर पार्ट्स कर सकते हैं। इन छोटे रोबोट्स को आमतौर पर उनकी 500 मिलीमीटर या उससे कम पहुंच के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है जिनकी पेलोड क्षमता 3 किलोग्राम से कम होती है। एक बेंचटॉप यूनिट केवल 12 इंच ऊंचा है, जिसका आधार आपके हाथ की हथेली के आकार का है और यह 5 किलोग्राम से कम वजन का है। दूसरा आकार में 8.5 से 11 शीट के बराबर है।

फिर, वहां MiGriBot - the Miniaturized Gripper Robot है। MiGriBot दुनिया का सबसे तेज माइक्रोबॉट है। यह एक माइक्रो-वस्तु को प्रति मिनट 720 बार पकड़ने और हिलाने की क्षमता रखता है, एक माइक्रोमीटर की सटीकता के साथ। यह एक मीटर का एक मिलियनवां हिस्सा है। ये MiGriBots जल्द ही माइक्रोफैक्टरीज के लिए मिनी असेंबली लाइनों को बनाने के लिए उपयोग किए जाएंगे।वे स्मार्टफोन, कंप्यूटर, या यहां तक कि नैनोसेंसर्स जैसी नैनो तकनीक के लिए माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स का निर्माण कcom/watch?v=x6gB1hKjDys&list=PL440F1E46C4495B03&index=7&t=30s"]पंख वाला माइक्रोचिप.[/link] यह चिप दुनिया' की सबसे छोटी उड़ने वाली मानव निर्मित संरचना बन गई है, जिसका आकार एक रेत के दाने के समान है। ये छोटे, सेंसर वाले, सोलर पावर से चलने वाले उपकरण डैंडेलियन की प्रतिकृति करते हैं जो हवा से उड़ते हैं। जबकि ये एक 1-मिलीग्राम वजन वाले डैंडेलियन से 30 गुना भारी होते हैं, फिर भी ये मध्यम तीव्रता वाली हवा में एक फुटबॉल मैदान की लंबाई तक यात्रा कर सकते हैं, फिर 60 मीटर दूर तक डेटा साझा कर सकते हैं। इनके वायरलेस सेंसर खेतों या वनों में तापमान और आर्द्रता में होने वाले परिवर्तनों की निगरानी कर सकते हैं या GHG उत्सर्जन या हवाई रोग की निगरानी कर सकते हैं।

बहुत सारे माइक्रोबॉट निर्माता बायोमिमिक्री का उपयोग करते हैं माइक्रोबॉट्स को शैली देने के लिए, जिन्हें हमारी दुनिया के सबसे छोटे जीवों के बाद कीटों के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है, जिनके आयाम एक मिलीमीटर से छोटे और एक माइक्रोमीटर से बड़े होते हैं। यह कूदने वाला बगबॉट संरचनात्मक मूल्यांकन करने या पानी के नमूने लेने के लिए बनाया गया है, जहां केवल कीट पहुंच सकते हैं। एक और बॉट जानवरों की क्षमता की अनुकरण करता है स्प्रिंगटेल्स का उपयोग करने के लिए अपने आप को मध्य-उड़ान में सही करने के लिए।

छोटे, स्वयं नेविगेटिंग ड्रोन फूलों को परागण करने के लिए मधुमक्खियों की तरह सोचने और हिलने के लिए बनाए गए हैं। स्वतंत्र RoboBee खतरनाक पर्यावरण का अन्वेषण करेगा, खोज और बचाव कार्य करेगा, और बिल्कुल अपने प्राकृतिक प्रेरणा की तरह, कृषि में सहायता करेगा। वैज्ञानिकों का योजना है कि वे गैस रिसाव का पता लगाने या रेडियो आवृत्तियों से ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए RoboFly का उपयोग करें।

कृषि के अलावा, कीट प्रेरित बॉट्स के संभावित अनुप्रयोगों में निर्माण, निगरानी और रक्षा शामिल हैं। Black Hornet Nano हेलीकॉप्टर का वजन केवल 16 ग्राम है, यह चार इंच लंबा है, और इसे तूफानों का सामना करने के लिए बनाया गया है। वर्तमान में $200K की कीमत पर, सैन्य इसे स्थितिज्ञान के लिए और युद्धक्षेत्र पर संभावित खतरों का पता लगाने के लिए उपयोग करता है। यूएस नेवी के पास Gecko Robotics Phased Array रोबोटिक प्लेटफॉर्म है जो 3D स्थलों में घूमता है ताकि नौसेनाओं के पहुंचने योग्य स्थलों में क्षतियों का निरीक्षण कर सके। इन दोनों को जल्द ही और छोटे रोबोट्स से बदला जा सकता है।

पिछले वर्ष, MIT और हार्वर्ड से शोधकर्ताओं ने छोटे, चुस्त ड्रोन्स जो वास्तविक कीटों की तरह मनोवर करते हैं। शोधकर्ताओं ने इन हवाई रोबोटों के लिए कृत्रिम मांसपेशियां बनाई हैं जो 20 सेकंड तक हवाई यात्रा कर सकती हैं और एक चौथाई पेनी से कम वजन होती हैं। शोधकर्ताओं ने पहले स्वतंत्र जलाधीन अन्वेषक बनाए थे जो एक साथ काम करते हैं और समूहों में संवाद करते हैं। हाल ही के परीक्षणों में कंपनों का उपयोग किया गया है जिससे सैकड़ों और हजारों माइक्रोबॉट संगठनों की चाल को प्रभावित किया जा सकता है, जो एक वास्तविक मधुमक्खी जैसे मन की तरह काम करते हैं।

इन सभी रोबोटों को स्वतंत्र रूप से संचालित करने के लिए, उन्हें कंप्यूटर दृष्टि उपकरण की आवश्यकता होगी। LiDar, कुछ स्वचालित चालित कारों को संचालित करने के लिए उपयोग किया जाता है, बड़े, बेडौल सेंसरों पर निर्भर करता है। यह भी छोटा हो गया है। सबसे छोटा, सबसे हल्का स्कैनिंग LiDar उपलब्ध SF45 कहलाता है और इसे एक छोटे ड्रोन रोवर में जोड़ा गया है। लेकिन इसे माइक्रोबॉट्स द्वारा उपयोग करने के लिए इसे और अधिक स्केल डाउन करने की आवश्यकता होगी।

माइक्रोबॉट्स प्लस नैनोटेक्नोलॉजी बराबर... नैनोबॉट्स!

माइक्रोबॉट्स से छोटे नैनोबॉट्स होते हैं, जिनके भाग नैनोमीटर श्रेणी में माइक्रोमीटर से छोटे होते हैं।नैनो सामग्री को दवा वितरण, इलेक्ट्रॉनिक्स, ईंधन और सौर कोशिकाओं के लिए विकसित किया गया था, और एक दिन अंतरिक्ष अन्वेषण के लिए भी इसका उपयोग किया जा सकता है - लेकिन इस पर बाद में और चर्चा होगी।

नैनो तकनीक का वर्तमान में मृदा संशोधन में उपयोग होता है, जहां नैनो सामग्री को सीधे मृदा में छोड़ा जाता है। नैनो सामग्री मृदा प्रदूषकों का पता लगाती है और उनका उपचार करती है और यह स्थिर अपशिष्ट को भी स्थिर कर सकती है साथ ही मृदा अपरदन को नियंत्रित कर सकती है। नैनो तकनीक में हाल ही में हुए विकासों ने विज्ञापन सामग्री की प्रभावशीलता को बढ़ाने में मदद की है ताकि नए नवीन प्रणालियों का विकास किया जा सके जो पर्यावरण संशोधन को बेहतर बनाने में मदद करें। शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि कैसे छोटे स्व-प्रेरित "नैनो-तैराक" स्वयं नैनो सामग्री को छोड़ सकते हैं ताकि संशोधन को बेहतर बनाया जा सके या जल छानने में सुधार किया जा सके। और शोधकर्ताओं ने पहले ही नैनो प्रणालियों और नैनो सामग्री का विकास किया है जो पानी से भारी धातुओं या यहां तक कि रेडियोधर्मी अपशिष्ट को हटाने के लिए। शोधकर्ताओं ने एक सिद्धांत का प्रमाण पीने के पानी या अपशिष्ट जल से माइक्रोप्लास्टिक को तोड़ने के लिए माइक्रोबॉट्स का उपयोग करने का।

इस नैनोटेक को स्वतः काम करने के लिए नियंत्रण विकास का सबसे कठिन पहलू होगा। शोधकर्ताओं ने हाल ही में दुनिया का सबसे छोटा चलने वाला रोबोट बनाया। मानव केश की चौड़ाई के बराबर, वे एक सर्किट के साथ स्वतः चलते हैं और कोई बाहरी नियंत्रण नहीं होता - एक बड़ी उपलब्धि। हालांकि, अभी माइक्रोस्केल पर हैं, लेकिन नैनोबॉट्स के लिए इसी तरह की तकनीकों को नैनोस्केल पर मुद्रित करने की आवश्यकता होगी।

छोटा डॉक्टर अंदर है - छोटे बॉट्स मेडिसिन में

माइक्रो और नैनो प्रौद्योगिकी स्वास्थ्य सेवा अनुप्रयोगों के लिए सबसे अधिक मांग में है, जहां जीवनानुकरण भी लागू होता है। ये माइक्रो-स्कैलोप्स, मिलीमीटर के एक हिस्से के आकार के, मानव रक्तसंचारन को नेविगेट करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं - और यहां तक कि मानव नेत्र। वैज्ञानिकों ने पहले ही एक स्वर्म के माइक्रोस्कोपिक तैरने वाले रोबोट्स को माउस के फेफड़ों से निमोनिया माइक्रोब्स को साफ करने के लिए निर्देशित किया है।

एक समकक्ष इंट्राविनस एंटीबायोटिक इंजेक्शन को 3,000x अधिक करने की आवश्यकता होती है ताकि वही परिणाम प्राप्त हो सके। यह एंटीबायोटिक प्रवेश को बेहतर बना सकता है जिससे अधिक जीवन बच सकें - क्योंकि अमेरिका में एक लाख वयस्क निमोनिया के लिए अस्पताल में भर्ती होते हैं, और प्रति वर्ष 50,000 मर जाते हैं। विश्वव्यापी, निमोनिया 2.5 मिलियन लोगों को मारता है औसतन।

यह नैनोबॉट एक गोली के रूप में लिया जा सकता है जो ड्रग्स को इंजेक्ट कर सकता है जैसे कि इंसुलिन सीधे आंत में, जहां उपयोगकर्ता को शॉट का दर्द महसूस नहीं होता। माइक्रोबॉटिक्स ने दुनिया का सबसे छोटा पेसमेकर बनाने में भी योगदान दिया है। पेन डेंटल के शोधकर्ताओं ने माइक्रोबॉट्स का उपयोग किया है बायोफिल्म्स, ड्रग डिलीवरी, या नैदानिक नमूनों की पुनः प्राप्ति के लिए रूट कैनाल के कठिन पहुंचने वाले क्षेत्रों का उपचार करने के लिए। शेपशिफ्टिंग माइक्रोबॉट्स का उपयोग भी किया गया है दांतों को ब्रश और फ्लॉस करने के लिए। एक लाल रक्त कोशिका से 10x छोटे रोबोट्स जल्द ही उपयोग किया जा सकता है कैंसर कोशिकाओं से लड़ने के लिए, जिसे अल्ट्रासाउंड लहरों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। या चुंबकों का उपयोग किया जा सकता है नैनोरॉड्स के माध्यम से दवा पहुंचाने के लिए सीधे रीढ़ की हड्डी में। अन्य माइक्रोबॉट्स आकार बदल सकते हैं और कठोर हो सकते हैं हड्डी के विकास की अनुकरण करने के लिए.

नैनोबॉट्स भी लक्षित एंटीबायोटिक्स को फैला सकते हैं पूरे घाव में, जो एक प्रमुख सुधार है तुलना में आम एंटीबायोटिक्स के साथ जो केवल बैक्टीरिया को मरते हैं जहां स्थानीय रूप से लागू किया गया है। यह प्रौद्योगिकी का उपयोग किया जा सकता है बैक्टीरिया से लड़ने के लिए जो घुटने या अन्य जोड़ इम्प्लांट्स में छिपे होते हैं या किडनी की पथरी का उपचार करने के लिए। बैक्टीरिया है चौथा सबसे बड़ा मृत्यु का कारण अमेरिकी अस्पतालों में और हर साल लगभग 1.2 मिलियन लोगों की मृत्यु करता है।

माइक्रोबॉट्स ने सब कुछ ले लिया है चुंबकीय स्लाइम से पास्ता के रूप में नाविगेट करके मानव शरीर में वस्तुओं को वापस प्राप्त कर सकते हैं। अंततः, इन माइक्रोबॉट्स को स्वर्मों में संगठित किया जा सकता है ताकि वे दवाएं पहुंचा सकें या धमनियों को अवरुद्ध कर सकें। Bionaut Labs नामक एक कंपनी, अपने माइक्रोबॉट्स के लिए दो वर्षों के भीतर क्लिनिकल परीक्षणों की योजना बना रही है, जो शरीर में इंजेक्ट किए जाते हैं और जन्मजात मस्तिष्क विकृतियों और ट्यूमर का उपचार करने के लिए चुंबकों द्वारा मार्गदर्शित किए जाते हैं। यह केवल मानव ही नहीं हैं जिन्हें माइक्रोबॉट्स ठीक कर सकते हैं। समान अनुप्रयोगों का उपयोग नैनोरोबोट्स बनाने के लिए किया जा सकता है जो स्वयं को ठीक करते हैं। शोधकर्ताओं ने नैनोबॉट्स बनाए हैं जो स्वयं को मरम्मत करते हैं जब वे टूट जाते हैं और सर्किट्स की मरम्मत करते हैं जब वे क्षतिग्रस्त हो जाते हैं, जैसे कि वे इलेक्ट्रिक कार बैटरी को संचालित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

माइक्रोबॉट्स के भविष्य के अवसर

अगला माइक्रोबॉट मेडिकल सीमा छोटे बायोहाइब्रिड रोबोट्स होगा, जिन्हें दूरस्थ नियंत्रण के लिए उच्च-प्रेसिजन बायोकेमिकल ऑपरेशन करने के लिए तैयार किया जाएगा। वे एक जीवाणु से अधिक बड़े नहीं होंगे, या यहां तक कि छोटे, परिसंचरण प्रणाली के माध्यम से यात्रा करने के लिए, जो आदर्श वितरण मार्ग है। बायोहाइब्रिड नैनोबॉट्स अंततः मस्तिष्क से रक्त क्लॉट्स हटा सकते हैं सर्जरी के बिना, दवाओं को सीधे अंगों तक पहुंचा सकते हैं, या निषेचन में सहायता कर सकते हैं। [text]नैनोमेडिसिन विशेष रूप से कैंसर से लड़ने के लिए स्थानीय चिकित्सा पर केंद्रित है, और काफी प्रगति की गई है। वैज्ञानिकों ने हाल ही में चुंभकों का परीक्षण किया है जो कैंसर को मारने वाले माइक्रोबॉट्स को सीधे ट्यूमर्स तक पहुंचाते हैं। नैनोबॉट्स अंततः CRISPR को बढ़ावा दे सकते हैं भी।हाल ही में सेप्सिस को पता लगाने और उसका उपचार करने के लिए CRISPR-आधारित दृष्टिकोणों के लिए धन का संचय जैव-अजैव नैनोबॉट अनुप्रयोगों में शामिल था। वहां सिद्धांत का प्रमाण माइक्रोबॉट भी है जो स्वस्थ कोशिकाओं को सीधे अंदर मानव शरीर में बायोप्रिंट कर सकता है, जहां हमें उन्हें बढ़ने या ठीक होने की आवश्यकता होती है - जैसे कि गैस्ट्रिक घावों की मरम्मत करने के लिए। वर्तमान में यह माना जाता है कि ऐसे जैव-अजैव नैनोबॉट 2030 के पहले हमारे शरीर में बसने शुरू कर सकते हैं।

नैनोबॉट अनुप्रयोग का सबसे दूर तक जाने वाला क्षेत्र अंतरिक्ष अन्वेषण है, क्योंकि कई अंतरिक्ष एजेंसियों के पास अंतरिक्ष यानों, अंतरिक्ष सूट्स, और अंतरिक्ष रोवर्स की प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए नैनोसेंसर्स और नैनोरोबोट्स को जोड़ने की योजनाएं हैं। उदाहरण के लिए, कार्बन नैनोट्यूब्स अधिक हल्के अंतरिक्ष यान, अंतरिक्ष लिफ्ट, या सोलर सेल्स बना सकते हैं।[/link] बायो-नैनो रोबोट्स की परतों को अंतरिक्ष सूट में जोड़ने से ये स्वयं क्षति को ठीक कर सकते हैं, छेद को सील कर सकते हैं, या यहां तक कि चिकित्सा आपातकालीन स्थितियों के दौरान अंतरिक्ष यात्रियों को सीधे दवाएं प्रदान कर सकते हैं.

अंतरिक्ष एजेंसियां नैनोसेंसर्स का भी उपयोग कर सकती हैं जो मंगल ग्रह जैसे ग्रहों पर जल जैसे महत्वपूर्ण रसायनों की खोज कर सकते हैं, या एक जहाज के जीवन सहायता प्रणाली का हिस्सा के रूप में हानिकारक रसायनों के निगरानी कर सकते हैं। वैज्ञानिक ब्रह्मांड का अन्वेषण करने के लिए नैनोशिप्स (या नैनोप्रोब्स) भी बना सकते हैं। NASA ने ANTS नामक स्वतंत्र नैनोटेक्नोलॉजी स्वर्म की योजना बनाई थी, और हाल ही में, SWIM कॉन्सेप्ट को $600,000 की वित्तीय सहायता प्रदान की गई। SWIM NASA के Ingenuity हेलिकॉप्टर को प्रतिस्थापित कर रोवर्स को उनके पर्यावरण के बारे में जानकारी दे सकता है, हर रोबोट को स्वर्म में अपना प्रोपल्शन और संचार प्रणाली सस्त्रित करता है। NASA ने 2016 में अपनी "starchip" परियोजना की घोषणा की, लेकिन अंतरिक्ष में तैरते हुए गैस और धूल के साथ टकराव नौकाओं के लिए प्रलयंकारी हो सकते हैं, इसलिए यह अभी भी प्रगति में है।

AI में तेजी से बढ़ती घटिकोटि प्रगतियों के साथ, यह संभाव्य है कि इन स्वयं प्रतिलिपि बनाने वाले नैनोप्रोब्स को अंतरिक्ष में भेजने की तकनीक 2050 तक तैयार हो सकती है। लेकिन हम Michio Kaku को इस विषय पर अंतिम शब्द कहने देंगे।