提到機器人，大家腦海中浮現出的第一印象可能都是那些長得似人非人，有著鋼筋鐵骨的呆萌機器。
但與大家的直觀感受有所不同，其實“機器人”這一概念的定義非常寬泛，凡是能自主執行任務，用來協助人類工作的人造裝置，都能算做是機器人。所以廣義上說，生產線上的裝配機，食堂里切刀削面的奧特曼，乃至家里常見的滾筒洗衣機，都屬于機器人的范疇。
而有一類特殊的新概念“機器人”，既沒有鋼鐵身軀，也沒有，這種讓人感覺摸不著頭腦的“機器人”，就是納米機器人了。
什么是納米機器人？
通俗來講，所有能夠在納米（也包括幾微米）尺度上完成任務的東西，都能算作納米元件，其中當然也包括細胞內合成蛋白的核糖體，溶解細胞廢物的溶酶體，在細胞間傳輸信號的外泌體等等。
但如果說他們是機器人，還差了一個至關重要的因素，那就是人工制造。與這些天然納米原件相似，納米機器人也是在納米尺度上執行化學或生化任務，構成這些納米機器人的，一般也不是元件，而往往是一些有機分子（也有可能帶有金屬等無機部件）。驅動它們運行的，一般也不是宏觀機器人常用的電能，而是天然納米原件中常見的生物化學反應。而納米機器人和天然納米原件的主要區別，就是納米機器人執行的不是老天爺在幾百幾千萬年前制定的任務，而是設計他們的科學家開的腦洞。
納米“領航員”機器人
近日，上海交通大學和中科院上海應用物理研究所的科學家們就開發出了一種很有趣的納米“領航員”機器人（發表在nature material，自然。材料上）。它們使用DNA“折紙”（dna origami）制作了一種納米尺度的方形二維結構，然后在上面的特定路線留下發夾狀的DNA分子路標。之后再加入能“激活”這些路邊的啟動子（只需要一個喲）和用于促使反應持續的“燃料”分子，單分子鏈式反應就能沿著設計者留下的分子路標向前推進。
這個納米領航員機器人的工作方式很像大家常見的多米諾骨牌這個納米領航員機器人的工作方式很像大家常見的多米諾骨牌
看著很暈是不是？下面我用人話來翻譯一下。大家想象一下，二維的DNA折紙就像一塊地板。在地板上，有一排用DNA分子做成的多米諾骨牌，在沒有啟動分子的情況下，這些骨牌都是穩定得立著的，但當你向骨牌的一端扔下一塊啟動分子的時候，這些骨牌就會依次朝著另一端倒下，從而使倒下的骨牌形成一條明顯的通向另一端的路徑。
但與能同時觸發多條分叉路徑的多米諾骨牌不同，在這個納米領航員的骨牌游戲里，如果留下的DNA路標被做成了有多條分叉的迷宮，單分子“領航員”就只會隨機沿著其中的一條路徑向前延伸（也有可能走到死路）。不過，這樣的一張納米折紙比大家用來玩骨牌的地板要小得多，也就是說可以在不大的面積里同時放下許多這樣的DNA納米折紙。哪怕單個單元里，“分子領航員”找到正確路徑的概率不大，只要有足夠多的納米折紙，總有一些運氣比較好的分子領航員會找到走出迷宮的最佳路徑。
被大量領航員納米機器人暴力破解的迷宮路徑被大量領航員納米機器人暴力破解的迷宮路徑
簡而言之，在這個納米骨牌系統里，每一片DAN納米折紙和它上面的分子領航員，都可以被看成一個計算單元。由于一片折紙只有納米尺寸，可以在微米尺度的面積內放下許多個計算單元，擁有可觀的計算能力。這種特性可以被用來用枚舉法“暴力破解”納米迷宮，也有希望被用來制造納米級別的分子傳感結構。從這種意義上說，這個系統被稱為納米“機器人”，或者說分子，也算當之無愧了。
納米機器人：精確打擊實體腫瘤
基于有機分子的“納米機器人”，遠不止有暴力破解納米迷宮這一種聽起來不太貼近生活的功能。前一段時間，我們曾經報道過，亞利桑那州立大學和中國納米科學中心的科研人員，開發出了一種同樣是基于DNA折紙技術，且可以精確打擊實體腫瘤的“納米機器人”，該文章發表在今年二月的nature bechnology （自然，生物技術）。簡而言之，這個納米機器人在被注射入體內之后，可以利用外表攜帶的腫瘤特異性配體（aptamer），識別腫瘤富集的局部環境，并在找到這種特殊的靶點環境之后由筒狀展開成片狀，露出內部攜帶的能殺傷實體腫瘤的藥物 （在他們的設計中是凝血酶）。其工作機理非常類似于現代戰爭中常用，能尋找攻擊目標并在到達目標后才起爆的精確制導巡航導彈。
抗腫瘤納米機器人，兩邊的綠色dna配體用來識別腫瘤細胞，中間攜帶的紫色物體是抗實體瘤所用的凝血酶 上圖為巡航狀態，下圖為攻擊狀態抗腫瘤納米機器人，兩邊的綠色dna配體用來識別腫瘤細胞，中間攜帶的紫色物體是抗實體瘤所用的凝血酶 上圖為巡航狀態，下圖為攻擊狀態
除了上文中介紹到的兩種納米機器人之外，還有很多種用于精確給藥等功能的納米機器人，其中的一些聽起來非常科幻，已經超出了的了解范圍，在此就不班門弄斧了。
值得注意的是，而包括本文詳細介紹的兩種技術在內的幾乎所有納米機器人，都不需要電能驅動，它們的工作過程，高度依賴于它們自己的特殊物理性質和高度特異的化學反應。這就導致了它們的設計和制造過程不僅非常復雜，而且成本高昂。
我相信，如何讓這些高端大氣上檔次的新概念納米機器人，逐步走入尋常百姓的生活，將會是很多科學家在未來一段時間內努力的目標。讓我們拭目以待吧！
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史海拾趣
Hengstler GmbH在電子行業中的五個發展故事
故事一：從鐘表工坊到工業計數器的先驅
Hengstler GmbH的故事始于1846年，當時創始人Johannes Hengstler在德國西南部的奧爾丁根鎮開設了一家鐘表工坊，專注于生產鐘表彈簧。隨著時間的推移，Hengstler逐漸擴展其業務領域。1926年，公司收購了Efunda公司的計數裝置業務，這標志著Hengstler正式進入工業計數和控制元件領域。此后，Hengstler不斷推出創新產品，如20世紀50年代發布的革命性“計數系統400”，這是一種帶有插件系統的塑料計數系統，不僅功能強大，而且價格實惠，極大地推動了公司在市場上的地位。
故事二：技術革新與全球化布局
進入20世紀后半葉，Hengstler繼續加大技術研發投入，并在全球范圍內擴展其業務。1962年，公司在英國成立了第一家海外子公司，隨后幾年內，在法國、比利時、加拿大、意大利和日本等地也相繼設立了分支機構。這些舉措不僅增強了Hengstler的國際影響力，還使其能夠更好地服務全球客戶。同時，公司還引入了先進的生產設備和技術，如塑料注塑成型機，實現了塑料部件的大批量生產，進一步提升了產品質量和生產效率。
故事三：編碼器技術的突破
在編碼器技術方面，Hengstler也取得了顯著成就。公司不斷推出新型編碼器產品，如光電增量型編碼器RI58-O/RI58-T，其分辨率高達10,000脈沖和40,000步，防護等級達到IP67，廣泛應用于各種工業場合。此外，公司還開發了重載磁性絕對值型編碼器AR62/63，該編碼器具有極高的抗沖擊和抗振動能力，適用于惡劣環境下的使用。這些產品的推出不僅豐富了Hengstler的產品線，還進一步鞏固了其在編碼器領域的領先地位。
故事四：被丹納赫收購后的新發展
1995年，Hengstler被美國丹納赫公司收購，成為其旗下的一員。這一收購為Hengstler帶來了更多的資源和支持，推動了公司的進一步發展。在丹納赫的支持下，Hengstler加大了對新技術和新產品的研發力度，不斷推出具有創新性和競爭力的產品。同時，公司還加強了與國際市場的聯系和合作，進一步提升了其國際競爭力。
故事五：持續創新與客戶服務
多年來，Hengstler始終堅持創新和服務至上的理念。公司不斷投入研發資金，引進先進技術和設備，提升產品質量和生產效率。同時，公司還注重客戶服務，建立了完善的售后服務體系，為客戶提供及時、專業的技術支持和解決方案。這些努力不僅贏得了客戶的信任和好評，還使Hengstler在電子行業中保持了良好的聲譽和地位。如今，Hengstler已成為全球領先的工業計數和控制元件制造商之一，其產品廣泛應用于自動化技術、風力發電機、商用車輛、售票機和醫療等領域。
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