Nanoroboti ir teorētiskas mikroskopiskas ierīces, ko mēra nanometru skalā (1 nm ir vienāda ar vienu miljono daļu no 1 milimetra). Kad tie tiks pilnībā realizēti no hipotētiskās stadijas, tie strādātu atomu, molekulārā un šūnu līmenī, lai veiktu uzdevumus gan medicīnas, gan rūpniecības jomās, kas līdz šim bija zinātniskās fantastikas lietas.
Pēc dažām paaudzēm kādam, kam diagnosticēts vēzis, var tikt piedāvāta jauna alternatīva ķīmijterapijai, tradicionālajai staru terapijai, kas nogalina ne tikai vēža šūnas, bet arī veselas cilvēka šūnas, izraisot matu izkrišanu, nogurumu, sliktu dūšu, depresiju un daudzas citi simptomi. Ārsts, kas praktizē nanomedicīnu, piedāvātu pacientam veikt īpaša veida nanorobota injekciju, kas meklētu vēža šūnas un tās iznīcinātu, izkliedējot slimību tās avotā, atstājot veselās šūnas neskartas. Grūtību apjoms pacientam būtībā būtu roku dūriens. Persona, kurai tiek veikta nanorobotiskā apstrāde, varētu sagaidīt, ka viņš nezinās par molekulārām ierīcēm, kas tajā darbojas, izņemot strauju savas veselības uzlabošanos.
Nanomedicīnas nanoroboti ir tik niecīgi, ka var viegli šķērsot cilvēka ķermeni. Zinātnieki ziņo, ka nanorobota ārpuse, visticamāk, tiks veidota no oglekļa atomiem dimantveida struktūrā tā inerto īpašību un izturības dēļ. Īpaši gludas virsmas samazinās ķermeņa imūnsistēmas aktivizēšanas iespējamību, ļaujot nanorobotiem netraucēti veikt savu darbību. Glikoze vai dabīgie ķermeņa cukuri un skābeklis var būt dzinējspēka avots, un nanorobotam atkarībā no tā uzdevuma būs citas bioķīmiskas vai molekulāras daļas.
Saskaņā ar pašreizējām teorijām nanorobotiem būs vismaz elementāra divvirzienu komunikācija; reaģēs uz akustiskajiem signāliem; un varēs saņemt jaudas vai pat pārprogrammēšanas norādījumus no ārēja avota, izmantojot skaņas viļņus. Īpašu stacionāru nanorobotu tīkls var būt stratēģiski novietots visā ķermenī, reģistrējot katru aktīvo nanorobotu, kad tas iet garām, pēc tam ziņojot par šiem rezultātiem, ļaujot saskarnei sekot līdzi visām ķermeņa ierīcēm. Ārsts varēja ne tikai uzraudzīt pacienta progresu, bet arī mainīt nanorobotu norādījumus in vivo, lai pārietu uz citu dziedināšanas posmu. Kad uzdevums ir izpildīts, nanoroboti tiktu izskaloti no ķermeņa.
Molekulārā nanotehnoloģija (MNT), nanomedicīnas jumta zinātne, paredz nanorobotus, kas ražoti nanorūpnīcās, kas nav lielāki par vidējo galddatoru printeri. Nanorūpnīcās tiktu izmantoti nano mēroga instrumenti, kas spēj konstruēt nanorobotus atbilstoši stingrām specifikācijām. Iekļauto atomu, molekulu un datorizēto komponentu dizains, forma, izmērs un veids ir atkarīgs no uzdevuma. Izejvielas nanorobotu izgatavošanai būtu gandrīz bez maksas, un process praktiski neradītu piesārņojumu, padarot nanorobotus par ļoti pieejamu un ļoti pievilcīgu tehnoloģiju.
Pirmā nanorobotu paaudze, visticamāk, izpildīs ļoti vienkāršus uzdevumus, kļūstot arvien sarežģītākiem, attīstoties zinātnei. Tie tiks kontrolēti ne tikai ar ierobežotu dizaina funkcionalitāti, bet arī ar programmēšanu un iepriekšminēto akustisko signalizāciju, ko var izmantot, jo īpaši, lai izslēgtu nanorobotus.
Roberts A. Freitass jaunākais, grāmatas Nanomedicīna autors, sniedz piemēru viena veida medicīniskam nanorobotam, ko viņš ir izstrādājis un kas darbotos kā sarkanās asins šūnas. Tas sastāv no oglekļa atomiem dimanta veidā, lai izveidotu būtībā niecīgu, sfērisku spiediena tvertni ar “molekulārās šķirošanas rotoriem”, kas nosedz nedaudz vairāk par vienu trešdaļu virsmas. Lai veiktu aptuvenu analoģiju, šīs molekulas darbotos kā upes laivas lāpstiņas, kas satver skābekļa (O2) un oglekļa dioksīda (CO2) molekulas, kuras pēc tam nonāktu nanorobota iekšējā struktūrā.
Viss nanorobots, ko Freitass nodēvēja par respirocītu, sastāv no 18 miljardiem atomu un var saturēt līdz pat 9 miljardiem O2 un CO2 molekulu jeb nedaudz vairāk nekā 235 reizes vairāk nekā cilvēka sarkano asins šūnu kapacitāte. Šī palielinātā jauda ir iespējama, jo dimanta struktūra atbalsta lielāku spiedienu nekā cilvēka šūna. Sensori uz nanorobota iedarbinātu molekulāros rotorus, lai vai nu atbrīvotu gāzes, vai savāktu tās atkarībā no apkārtējo audu vajadzībām. Veselīga šo nanorobotu deva, kas injicēta pacientam šķīdumā, Freitas skaidro, ļautu kādam ērti sēdēt zem ūdens pie piemājas baseina notekas gandrīz četras stundas vai 15 minūtes skriet pilnā ātrumā pirms elpas.
Lai gan potenciālie medicīniskie un pat militārie pielietojumi šķiet acīmredzami šim vienkāršajam nanorobota veidam, arī ietekme uz ikdienas dzīvi ir intriģējoša. Iedomājieties niršanu ar akvalangu bez tvertnes vai regulatora, bet jūsu asinsritē ir respirocītu bars; vai 2030. gada Olimpiskās spēles, kad, iespējams, supersportistus skenēs nevis pēc narkotikām, bet gan nanorobotikas palielināšanas.
Lai gan medicīnā lietotajiem nanorobotiem ir daudz solījumu, sākot no slimību izskaušanas līdz novecošanās procesa apvēršanai (grumbas, kaulu masas zudums un ar vecumu saistīti stāvokļi ir ārstējami šūnu līmenī), nanoroboti ir arī kandidāti rūpnieciskai lietošanai. Lielos baros tie varētu attīrīt gaisu no oglekļa dioksīda, salabot caurumu ozonā, attīrīt ūdeni no piesārņotājiem un atjaunot mūsu ekosistēmas.
“Nanotehnoloģiju tēva” Ērika Drekslera agrīnās teorijas “Radīšanas dzinēji” (1986) paredzēja, ka nanoroboti replikējas paši. Šī ideja tagad ir novecojusi, taču toreiz autors kā brīdinājuma piezīmi piedāvāja sliktāko scenāriju. Bēgošie mikroskopiski nanobumbi, kas eksponenciāli sadala vielu šūnu līmenī, lai izveidotu vairāk sevis kopiju — situācija, kas varētu ātri iznīcināt visu dzīvību uz Zemes, mainot to par “pelēko stulmu”. Šis maz ticamais, bet teorētiski iespējamais ekofāgs izraisīja pretreakciju un finansējuma blokādi. Ideja par pašreplicējošiem nanobugiem ātri iesakņojās daudzās populārās zinātniskās fantastikas tēmās, tostarp Star Trek nanocitālajā Borgā.
Gadu gaitā MNT teorija turpināja attīstīties, likvidējot pašreplicējošos nanorobotus. Tas ir atspoguļots vēlākajā Drekslera darbā Nanosistēmas (1992). Nepieciešamība pēc lielākas kontroles pār nanomašīnu procesu un novietojumu ir novedusi pie mehāniskākas pieejas, atstājot maz iespēju bioloģiskiem procesiem notikt.
Nanoroboti ir gatavi ieviest nākamo tehnoloģiju un medicīnas revolūciju, aizstājot apgrūtinošo un toksisko industriālo laikmetu un paverot cilvēcei neticamas iespējas. Bet, lai gan pelēkā svece vairs nav galvenā problēma, zinātnieki un sargsuņu grupas joprojām nopietni apsver vairāk potenciālo apdraudējumu un nanotehnoloģiju ļaunprātīgas izmantošanas.