Než se tato vize stane realitou, uplyne ještě hodně vody. V NASA úspěšně zatím vyzkoušeli "nanorobota" poněkud maximalistických rozměrů. Má více než půl metru na výšku. Zatím jde o jeden z prvních prototypů pro praktické vyzkoušení koncepce.

Jak nanorobot vypadá a funguje

Nanorobot v poloze těsně před tím než vykoná krok, tedy přepadne na jinou podstavu čtyřstěnu (Credit: NASA)

Nanorobot je čtyřstěn tvořený šesti nosníky, které jsou teleskopické podobně jako "zasouvací" anténa nebo nohy stativu. Natáhnutím jednoho a zkrácením dvou dalších nosníků přesune své těžiště, překlopit se, a urazit tak jeden krok. To může opakovat do "nekonečna", takže může dojít libovolně daleko a to i v terénu, který by byl pro kolová vozítka neprostupný. Samozřejmě schopnost zdolávat velká stoupání je limitovaná.

Zvětšit obrázek

Velký pokusný nanorobot při testování na drsné Aljašce (Credit: NASA)

Maxi-nanorobot byl zkoušen na Aljašce pro co nejlepší napodobení podmínek na nehostinných vzdálených planetách. Osvědčil se. Pár drobností na vylepšení by se našlo. Třeba motory teleskopických nosníků by lépe plnily funkci v jejich středu než na kraji. To je pouze záležitost konstrukce a pevnosti maxi-nanorobota než zásadní problém.

Pohled do budoucnosti - nezničitelné stroje
Dnes nám tento "nanorobot" nepřipadá nijak úžasný. Je velký a skoro nic neumí. Co by se stalo, kdybychom jej uměli udělat hodně malého. Dejme tomu s nosníky délky 1 mikrometr - to není vzhledem k pokroku v nanotechnologiích nic nereálného. Kromě toho, že by se uměl překlápět, by byl schopen se ve styčnících (což jsou místa, kde se nosníky spojují) spojit s dalšími nanoroboty a obsahoval by jednoduchou řídící jednotku. Potom by se čtyřstěnný nanorobot mohl stát základní stavební jednotkou jakéhokoliv stroje. Při poškození některého nanorobota, by jej mohl zastoupit libovolný rezervní. Stroj by mohl libovolně měnit tvar. NASA navrhuje, že "hejno" nanorobotů po vynesení na oběžnou dráhu mohlo vytvořit tenkou sluneční plachtu, doletět tak k Marsu, plachta by se následně "skrčila" do tvaru tepelného štítu, vnikla by do atmosféry, zpomalila by a nakonec by lehce dosedla ve tvaru padáku. Při zkoumání Marsu by si nanoroboti v případě potřeby vytvarovali velkou anténu a odeslali by data na Zemi.

Připadá vám to přitažené za vlasy? V některých ohledech určitě ano, ale myšlenka je to  geniální.

Problémy s řízením

Zvětšit obrázek

Detail styčníku nanorobota - je vidět teleskopické nosníky a lanové převody pohonu (Credit: NASA)

I když vytvoříme dokonalé nanoroboty nebudeme mít vyhráno. Musíme je donutit, aby spolupracovali. To bude vyžadovat, aby nanoroboti komunikovali mezi sebou, předávali si informace a přijímali signály od centrální řídící jednotky. Bude to složité? Nejspíš ano. Ale víme, že řídit velkou skupinu lidí složenou z individualit je obtížné, zatímco ovládat tupou masu je až překvapivě snadné. Současné řídící systémy řídí složitá zařízení složená z rozdílných celků, zatímco nanoroboti jsou všichni stejní. Tudíž nebude tak složité je přimět zaujmout požadovaný tvar, jak se může zdát.

Vzpomínám si na jeden experiment. Úkolem pro několik (větších) robotů bylo nanosit válečky náhodně rozházené po omezené ploše na jednu hromadu. Jak byste takové roboty naprogramovali? V jednuduchosti je síla. Přikažte jim, ať náhodně někam vyrazí, když narazí na váleček, tak ať jej vezmou, potom odjedou s válečkem náhodným směrem a až narazí na další váleček, tak ten svůj pustí. To je vše. Roboti nejdříve vytvořili pár shluků válečků a nakonec jednu hromadu. Stačilo využít základní zákony pravděpodobnosti a vědci si ušetřili složité programování.

Podobně se mohou chovat i nanoroboti. Zjednodušeně řečeno přikážeme určitému počtu nanorobotů, aby měl nějaký počet sousedů a dalším nanorobotům, aby měli jiný počet sousedů. Za chvíli nám nutně vytvoří požadovaný tvar. S pohybem hejna nanorobotů to bude složitější. Tady bude nejspíš nezbytná komplikovanější řídící jednotka.

Klíčová je pevnost
O tom, zda nanoroboti budou použitelní rozhodne jejich pevnost - tedy schopnost odolat vnějším i vnitřním silám. Na ni bude mít vliv pevnost samotných nosníků, pevnost spojení nosníků, pevnost spojů mezi nanoroboty samotnými a zejména schopnost udržet nastavenou délku nosníků. Předpokládám, že pevnost nosníků nebude problém. Pro opravdu nano-rozměry se nabízí využití vícestěnných nanotrubek a pro větší rozměry nebude těžké zvolit vhodný materiál. Méně snadné bude vyřešit další naznačené obtíže.

Svět plný nanorobotů
Necháme se překvapit, jak rychle půjde vývoj v této oblasti nanotechnologií. Můžeme se dočkat toho, že se začnou vyrábět nanoroboti navenek nevodiví, vodiví či polovodiví (ti nejspíš ne jako čtyřstěny) nebo s jinými specifiky a z nich si poskládáme libovolná zařízení. Koupíme si pytlík nanorobotů s řídící jednotkou, potom již jen zvolíme, čím chceme, aby byli. Jednou to bude foťák pak stolní lampa nebo dokonce telefon. A když se nám něco rozbije, jen trochu přisypeme z pytlíku.

Stránky, na kterých naleznete další informace:

• Shape-Shifting Robot Nanotech Swarms on Mars (29. 3. 2005) - NASA popisuje svého maxi-nanorobota a jeho proměny cestou na Mars, zmíňeno je i testování na Aljašce
• Autonomous NanoTechnology Swar (ANTS) - Nezávislá nanotechnologická hejna (mravenci) - Oficiální stránky o čtyřstěnných a jim podobných robotech, za shlédnutí rozhodně stojí video (4 MB, mov) na kterém si prohlédnete "chůzi" čtyřstěnu, nádherné plazení komplikovanějšího nanorobota a také pohyb větších struktur složených z nanorobotů, můžete si také vyzkoušet ovládání nanorobota

Autor píše weblog o vědě a technice Techblog.