科技部基礎(chǔ)研究管理中心發(fā)布2018年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展，納米機(jī)器人入選十項(xiàng)重大科學(xué)進(jìn)展第四名。福田敏男教授被稱為“微納機(jī)器人之父”，是北京理工大學(xué)教授、中國(guó)科學(xué)院外籍院士、2020年IEEE總主席，也是中國(guó)機(jī)器人峰會(huì)學(xué)術(shù)委員會(huì)專家，在第五屆中國(guó)機(jī)器人峰會(huì)上，他為我們帶來(lái)了“微納米機(jī)器人”專題演講，帶來(lái)了最前沿的科技理論和研究成果，送上了一場(chǎng)智慧交融的科技盛宴。

利用納米醫(yī)學(xué)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對(duì)人類重大疾病的精準(zhǔn)診斷和治療是科學(xué)家們追逐的一個(gè)偉大的夢(mèng)想。“用于腫瘤治療的智能型DNA納米機(jī)器人”是今年發(fā)布的中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展中唯一上榜的機(jī)器人研究項(xiàng)目。

多年前，福田敏男教授就堅(jiān)信微納技術(shù)是未來(lái)10到20年最有潛力的技術(shù)之一，將會(huì)成為機(jī)器人技術(shù)獲取長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的一塊“敲門磚”，并一直致力于“微納米機(jī)器人”領(lǐng)域的研究。福田敏男教授出席過(guò)第三、四、五屆中國(guó)機(jī)器人峰會(huì)，作過(guò)主旨報(bào)告，受邀參加過(guò)高端訪談，還參加過(guò)跨界巔峰對(duì)話，可謂是與峰會(huì)有著不解之緣。

在第五屆中國(guó)機(jī)器人峰會(huì)上，福田敏男教授帶來(lái)了研究報(bào)告——《Micro bio-cell robotic manipulation》，用生動(dòng)形象的比喻詮釋了納米機(jī)器人與納米切割機(jī)等專業(yè)技術(shù)應(yīng)用：“可以制造直徑如頭發(fā)絲一般的纖維用于生物領(lǐng)域。”這些最前沿的技術(shù)可以用來(lái)進(jìn)行細(xì)胞研究、細(xì)胞組裝、器官再造等技術(shù)，與人類健康息息相關(guān)，可以造福人類。

讓我們隨著這位機(jī)器人界老頑童的腳步，一起重溫一下這個(gè)神奇的微型生物細(xì)胞機(jī)器人世界吧~

仿生靈感來(lái)自于人 也造福于人

“微納米機(jī)器人它的旋轉(zhuǎn)是可以進(jìn)行調(diào)節(jié)的，就像我們的手臂一樣，它是能夠通過(guò)關(guān)節(jié)的調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行速度的調(diào)整，所以這個(gè)機(jī)器人是根據(jù)仿生系統(tǒng)制造出來(lái)的。”福田敏男用視頻生動(dòng)講解，通過(guò)仿生系統(tǒng)制造的微納米機(jī)器人更具靈活性，其功能也更具獨(dú)特性。

中國(guó)科學(xué)院外籍院士福田敏男

“通過(guò)這種納米的技術(shù)，微米的機(jī)器人，我們可以有很多的應(yīng)用。”福田敏男講解到，可以應(yīng)用于生物學(xué)、機(jī)電一體化、細(xì)胞工程學(xué)等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的應(yīng)用可通過(guò)控制碳管對(duì)微小細(xì)胞進(jìn)行操作，根據(jù)功能的需要，可對(duì)細(xì)胞進(jìn)行切割、組合、重構(gòu)，編織出一個(gè)新的形態(tài)，達(dá)到想要的功能應(yīng)用。而這些應(yīng)用也有利于相關(guān)醫(yī)療技術(shù)的突破，造福于人類。

神奇當(dāng)微納米機(jī)器人走進(jìn)人體

“它是一個(gè)微型電動(dòng)機(jī)，可以置入到我們身體當(dāng)中，是非常小的。”在福田敏男看來(lái)，微納的神奇之處在于其小，小到可以自由穿梭于人體，并可對(duì)細(xì)胞進(jìn)行一系列的操作。

“你可以看到它其實(shí)直徑是1毫米，它其實(shí)就是跟一根頭發(fā)的粗細(xì)差不多。然后在這邊，我們可以加入一些元素，在纖維當(dāng)中置入，這是一個(gè)非常細(xì)微的操作，這也是我們現(xiàn)在應(yīng)用于生物學(xué)領(lǐng)域的。”

福田敏男進(jìn)一步講到微米機(jī)器人在人體細(xì)胞中的操作，“在你皮膚上有細(xì)胞，身體當(dāng)中有細(xì)胞，我們可以在不同局部的細(xì)胞當(dāng)中實(shí)現(xiàn)控制或者操作。”

福田敏男表示“我們也可以通過(guò)這種毫米、微米的技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的刺激以及基因的操作這樣的方面的一些應(yīng)用，在這里面，我們還可以進(jìn)行細(xì)胞的重構(gòu)。我們可以進(jìn)行輸入和輸出，來(lái)達(dá)到我們想要的細(xì)胞功能及其表達(dá)形式。所以我們需要進(jìn)行一些控制工藝流程，來(lái)更好的控制我們的輸入和輸出。”

談到控制工藝流程，福田敏男講解到“我們是要進(jìn)行一些基礎(chǔ)性的研究。比如我們首先要了解細(xì)胞的組成，比如說(shuō)基因的這個(gè)傳遞，以及固定，這些都是要進(jìn)行特殊控制的流程，需要根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)改善；在進(jìn)行細(xì)胞的組裝的時(shí)候，也會(huì)涉及到切割力。

通過(guò)這種切割力的計(jì)算，我們可以了解到最適用的技術(shù)或者控制技術(shù)是什么；我們要進(jìn)行更好的操作，我還需列出了一些操作任務(wù)，以及它的一些問(wèn)題，當(dāng)然我們的解決方案就是微米、毫米的技術(shù)。”

眾智三劍合璧 共探微納米機(jī)器人

“3D細(xì)胞結(jié)構(gòu)，就像這里我們所看到的，我們可以進(jìn)行一個(gè)復(fù)制的工作。”福田敏男談到3D細(xì)胞結(jié)構(gòu)時(shí)表示，3D的細(xì)胞組裝，可以采用光子互聯(lián)作為基材，在芯片上也可以實(shí)現(xiàn)我們想要做的結(jié)構(gòu)，而整個(gè)的這個(gè)芯片尺寸大概在110微米。

“我們這邊可以將這種結(jié)構(gòu)衍生出各種不同的可能性。所以我們需要用生物學(xué)的方式來(lái)進(jìn)行更多工程上的研究，我們既需要生物學(xué)的專家，醫(yī)學(xué)專家，同時(shí)也需要工程方面的專家，三個(gè)團(tuán)隊(duì)結(jié)合在一起進(jìn)行這個(gè)研究。缺了任何一個(gè)團(tuán)隊(duì)，我們都沒(méi)有辦法去完成這樣的一個(gè)項(xiàng)目。

因此，這里我們是需要有在醫(yī)學(xué)，在生物學(xué)，還在工程學(xué)方面的研究人員，并且也要各個(gè)不同的技術(shù)來(lái)共同實(shí)現(xiàn)我們?cè)谏餀C(jī)器人科學(xué)方面新的進(jìn)展！”福田敏男表示，微型生物細(xì)胞機(jī)器人的探索需要集眾智匯眾力，各方面人士共同推進(jìn)發(fā)展。

科研他是認(rèn)真的，生活他是活潑的，福田敏男用其特有的方式在向更多的人分享著其在微納領(lǐng)域里的奇妙之旅，也吸引著更多的人一起進(jìn)行探索，讓我們期待福田敏男下一次的到來(lái)！