您是否能設想正在不久的未來，“大夫”能進入您的血管“做手術”呢？影戲《神奇路程》報告了5名大夫縮小后進入病人血管，順遂找到出血點終極援救性命的神奇履歷。只管我們做不到像影戲一樣將大夫縮小送進體內，但微型機器人大概能夠取代大夫發(fā)揮作用！
以下內容為中國科學院深圳先進技術研究院副研究員緩天加演講實錄：
早在1959年，物理學諾貝爾獎得主費曼先生就曾說，他有一個空想，假如我們能夠吞下一個外科醫(yī)生，那末許多龐大的手術能夠變得很風趣、很簡單。
其時對他來講，只是一個設法主意，期望把它留給我們來實現(xiàn)。
十年后的1966年，美國人把它拍成了一個片子。
1966年，科幻電影：神奇路程FantasTIc
故事的內容是一位蘇聯(lián)科學家逃到美國，由于他的腦血管遭到特務破損而氣息奄奄。然后大師想到了一個設施，把5名大夫縮小到只有百萬分之一那么大，再把他們注射到蘇聯(lián)科學家的血管里。
這5名外科醫(yī)生在他的體內經(jīng)過了一系列的冒險，打怪升級，終究找到出血點，樂成挽救了科學家的性命。
一聽便是暗斗期間特點的影戲，然則暗斗期間的影戲全是把最高高新科技的器材拿出來說，還恰是那個時候，體內的微型大夫觀點第一次被推行到普羅群眾的眼前。
藥品分揀機器人供應商物流中心自動分揀機器人實正在，我們不可以真正把一個外科醫(yī)生變小，只會斟酌，是否能夠干一些小的機器人，讓它替代縮小的外科醫(yī)生正在我們體內干手術。
干這類渺小的機器人，會晤臨著許多挑釁，首先便是怎樣讓它在體內動起來，怎樣能讓它在體內依照我想要的途徑步履，怎樣順應體內龐雜的環(huán)境。
快遞分揀機器人的價格這個觀點一向沉寂到21世紀初，才有科學家完成了一些微型機器人的制造。或許微型機器人和我們普遍的人形機器人是有非常大的區(qū)分。
由上圖來看，微型機械人不過是一些顆粒，一個螺旋管，一條尾巴，怎么能叫機械人呢？
實際機器人有最主要的三要素：感知、活動和決議計劃。它能夠感知四周的環(huán)境，能夠履行一些活動和做出一些決議計劃，只要滿意這個三要素，就能夠被叫作機器人。
比如說我們熟悉的機器人通常有兩個攝像頭作為眼睛感知環(huán)境，胳膊和腿履行一些活動，也有一個中央處理器作為它的大腦開展決議計劃。
那末我們來看看微型機器人是不是具有這三個要素。
閃兔分揀機動起來！才可以成為機器人
首先，我們就從最主要的，怎樣能讓微型機器人動起來評論辯論。
實在，這其實不簡單，由于正在微觀世界里，許多物理定律取正在宏觀世界里不一樣。
諾貝爾物理學家Purcell正在1976年提出了所謂“扇貝定律”，即像扇貝一樣的往復運動，正在微觀世界里沒法形成有用位移的。
什么意思呢？便是扇貝把它的貝殼疾速的翻開，再漸漸地的關上。然則因為它的慣性，它疾速翻開的時辰就往前一竄，扇貝還便是就樣一竄一竄的往前走。
然而正在微觀世界里，它的開合運動沒法讓它往前走，由于正在微觀世界里，慣性力正在黏性力眼前，是能夠忽略不計的。
它翻開的時辰會往前竄，可是它關上的時辰又退了返來。便是這類往復活動只能讓微觀的物體正在微觀環(huán)境下，干行進撤退退卻的活動，沒法往前行走。
那末終究怎樣才能在微觀世界中有高效的活動呢？
我們由自然界中得到了一些靈感。
一種是大腸桿菌。
它有一個腦殼和一個螺旋形的尾巴，能夠正在液體里遷移轉變本人的身體。
適才提到正在微觀世界里，黏性力正在慣性力眼前起主導作用，相當于大腸桿菌正在很黏的環(huán)境里遷移轉變本身，就猶如我們正在強擰一顆螺絲，一邊轉一邊走。
按照這個道理我們制造出來第一種仿生機制人——螺旋型機器人，讓它想設施轉起來高效地走。
精子的柔性振動
第二種體例便是精子柔性振動，它有一條很長的尾巴，然后經(jīng)由過程拍打本人的尾巴，構成柔性振動。
這類方法讓我們制作出了第二種仿生微型機器人，便是想辦法讓它振蕩起來，動員它的尾巴，構成一個高效的活動。
我們再看看微型機器人的發(fā)展史。
新型微型機器人體系開展時間線
最開端的時間，科學家發(fā)覺，將小螺絲釘放在對照濃厚的液體里能夠動。厥后，伴隨著微制作手藝的開展，微型機器人就干得越來越小，一度干到了幾百納米。近來幾年伴隨著軟體智能質料的開展，我們干出了軟體微型機器人。
若何驅動微型機器人？
我們能夠為微型機器人附上磁。
一切帶磁的物體正在梯度磁場的作用下，城市構成拉力。一切帶磁性的物體正在勻強的磁場下，城市受到轉動力，讓它向著的磁場標的目的和它磁場標的目的同向。
那末若何發(fā)生勻強磁場？
我們普通用亥姆赫茲線圈，也就是說有一對一樣的線圈，它們的扎數(shù)不異，電流標的目的不異，然后它的間隔和它的半徑是相稱的，那樣它就能夠正在它的軸向發(fā)生勻強磁場。
一對線圈能夠發(fā)生一個標的目的的磁場，若設計一個三維正交的三對線圈，那樣就有了三個基底，便能夠造作出一個正在空間中有隨意率性標的目的的磁場。
經(jīng)過
然后我們把微型機器人放在三對線圈的中央，讓它受到磁場的驅動，呼應磁場做出一些振動或遷移轉變的活動。那樣，機器人就能夠活動。
然后用兩個外部的攝像頭來感知它的方位、定位，電腦的主機充任它的大腦，作為一個決議計劃，經(jīng)由過程這一全部龐大的體系，就形成了微型機器人。
這是我制造的軟體薄膜微型機器人。
與一個硅膠，正在硅膠里攙雜一些磁性顆粒，正在干好之前，把它放正在強磁場里，干特定的磁化標的目的，如許就使它正在一個扭轉的磁場里，構成螺旋型的活動。
磁化
若讓這個微型機器人聽指令活動，我們設計了一個途徑跟蹤的方式。
什么叫途徑跟蹤呢？
簡樸地說，能夠把它類比成自動駕駛，我有一個計劃好的途徑，想讓機器人沿著這個途徑往走。
自然，微型機器人實正在比自動駕駛還要難一些，由于自動駕駛正在路面上走，是二維活動，微型機器人正在體內走，是三維活動，相當于三維的自動駕駛。
我們采用了途徑微分法，把給定的隨意率性途徑微分紅各個小段，讓它在每個點找它近來的小段，來掌握它的前進方向。
以后，我們沒有滿足于軟體薄膜只做一個螺旋型的活動，我們想讓它有各種各樣的活動。
比方把柔性振動加上，那末正在振動場能夠讓它正在地面上匍匐；然后給它增加一個橫著的振動場，就能夠讓它像水蛇一樣游動；然后給它一個旋轉場，就能夠讓它像輪子一樣，正在地面上翻騰起來；然后便是螺旋型活動。
多模態(tài)活動
爬、游、滾、飛，樣樣行
實際人體內的環(huán)境很龐雜，各類活動能夠合適沒有一樣的“地形”。
比如說有一個很窄、很扁的裂縫，須要爬曩昔；如果很窄的通道，就要擺著游曩昔；如果有一個斜坡須要上臺階，就要讓它變成像輪子一樣，滾上去；如果有一個很高的阻礙，就能夠運用螺旋型，像放風箏一樣飛起來。
一部分是它像輪子一樣上了臺階，然后碰著一個高臺，它就像放風箏一樣飛了起來；別的一部分便是根據(jù)橫著的和程度的狹小的漏洞。
以后我把一個小條的薄膜機器人，干成了十字型，當它卷起來的時辰，十字型就像挖掘機的斗能夠搬運一些工具。
我們簡樸地干了搬運物體的試驗，把三個小球由它們初始位置都搬運到它終極的位置，它還能夠干一些微組裝，干物體的挑選。
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比方正在生物學研討中經(jīng)常會遴選一些細胞，我們會拿探針正在放大鏡下挑細胞，又費手又費眼睛，還挑免不了幾許。微型機器人能夠把這個事情舉行自動化，效力和重復性大大提高。
回到醫(yī)學運用里，微型機器人能夠作為藥物的載體，直接載著藥正在人體內把藥物送到它須要的處所，即靶向醫(yī)治；它能夠作為手術的攜帶者，到人體器械往不到的處所舉行探尋和采樣，收羅大夫想要的樣本；還能夠直接作為一個手術實施者，比如說正在血管里，把血栓溶碎，然后帶出來，能夠直接處理血栓的題目。
據(jù)我所知，國際上還沒有實驗室真正把它保證體內，實際它照樣停留在這么一個假想的階段。
然則我和良多大夫討論過，大夫聽到微型機器人都很高興，他們感覺，它真的能夠轉變一些醫(yī)療手腕。
比如說一個眼科醫(yī)生說，而今有一些病其實是沒法從根本上治愈的。如視網(wǎng)膜的動脈栓塞，而今一些微整形項目，將玻尿酸注射在臉上，若是構成血栓，不小心到視網(wǎng)膜的中央，是極度危險的。
它若是堵了一個小的血管，阿誰地區(qū)您是看不到的，但若是堵到視網(wǎng)膜大的血管，大概整只眼睛皆失明晰。
然而如今大夫對視網(wǎng)膜里動脈栓塞沒有辦法，只會部分打針一些血管擴大的藥物，也許您命運運限好，血栓沖到此外不重要的位置上，若命運運限欠好，也許會永世失明。
有了微型機器人，我們就能夠把微型機器人注射到梗塞部位的四周。
它能夠主動找到血管栓塞的部位，運用攜帶溶栓的藥把栓塞化掉，然后把栓塞帶出來，那樣的話疾病就能夠從根本上完整治愈了。
我們就一同等待這一天能夠早一點到來。
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