|

Tehnologie

Dintre meseriile viitorului: „cioban” la turma de nanoroboţi medicali

-A A +A

Dintre meseriile viitorului: „cioban” la turma de nanoroboţi medicali
foto: https://www.pinterest.com/pin/218424650650775049/
Cele câteva „pastile” despre tehnologie pe care le-am scris până acum pentru „Mesagerul de Bistriţa-Năsăud” s-au referit obsesiv la medicina viitorului, ca una dintre aplicaţiile majore pentru actuala cercetare în ştiinţe şi high tech. Şi pe bună dreptate. Este evident că medicina modernă, de calitate, este extrem, extrem de scumpă. Costă enorm de mult să faci cercetare nouă, să dezvolţi medicamente noi şi apoi să le testezi cu atenţie, pentru a te asigura de beneficiul lor, să educi şi să plăteşti personalul medical necesar, să cumperi şi să operezi echipamente medicale de ultimă generaţie şi, nu în ultimul rând, să te asiguri împotriva situaţiilor nefericite, dar foarte reale, de erori umane şi malpraxis. În plus, odată cu creşterea speranţei de viaţă creşte şi probabilitatea de a dobândi boli cronice sau diverse forme de cancer. Citeam mai demult într-un articol ştiinţific despre prevestirea sumbră că posibilitatea nedorită de a te îmbolnăvi de cancer devine aproape o certitudine pe măsură ce trecerea pragului de vârstă de 85-90 de ani devine un lucru comun (şi nu o excepţie, cum este încă în zilele noastre). De aceea este aşa de importantă crearea de echipamente medicale noi, revoluţionare, care să detecteze bolile cât mai timpuriu, iar apoi să le vindece cât mai repede sau, eventual, să le gestioneze cât mai eficient pe cele cronicizate. Între soluţiile des discutate sunt nanoroboţii medicali, proiectaţi să funcţioneze în interiorul corpului omenesc. De mărimi de la o pastilă până la câteva molecule, experţii speră că ei vor reuşi să ducă ştiinţa medicinei dincolo de limitele impuse de actuala aparatura medicală. Am să mă refer în continuare la un articol recent, pentru a detalia puţin despre nanoroboţii medicali.
Articolul lui M. Scudellari, „The tiny robots will see you now”, publicat în IEEE Spectrum pe 1 martie 2017, menţionează câteva dintre caracteristicile principale ale nanoroboţilor pentru aplicaţii medicale. Aceşti roboţi trebuie, pe de-o parte, să recolteze material biologic necesar analizelor, cum ar fi o biopsie, pe de altă parte, să aplice tratamentul cu precizie moleculară, fie că vorbim de proceduri chirurgicale operate prin instrumente minuscule, fie de injectarea de medicamente pentru distrugerea celulelor canceroase, fără însă a le omorî pe cele sănătoase. Autoarea articolului enumeră că, din punct de vedere ingineresc, trei lucruri ridică probleme deosebite: alimentarea nanoroboţilor cu energie, controlul lor în timpul tratamentului, de exemplu pentru a-i poziţiona cât mai aproape de locurile bolnave, şi gestionarea roboţilor după terminarea tratamentului sau, pe româneşte, ce se întâmplă cu nanoroboţii după ce nu mai este nevoie de ei? Un alt articol interesant, despre propulsia nanoroboţilor folosind energia câmpului electromagnetic, este scris de E. Ackerman, „Magnetic control could help robots navigate inside your body”, publicat în IEEE Spectrum pe 15 februarie 2017.
Ca orice sistem fizic, nanoroboţii au nevoie de energie pentru a funcţiona. Este imposibil a-i echipa cu o baterie electrică, din cauză că ei trebuie să fie foarte mici şi foarte uşori, unii de mărimea moleculelor. Există două tipuri de soluţii care par a funcţiona: prima se bazează pe copierea mecanismelor folosite de celulele umane pentru a-şi genera nevoia de energie, de exemplu există idei de a produce energie folosind sucul gastric; a doua categorie de soluţii propune folosirea câmpului electromagnetic pentru a transfera energie nanoroboţilor din exteriorul corpului uman. Această idee este, pe undeva, vechea idee a lui Nicola Tesla de transmisie wireless a energiei (În paranteză fie spus, Tesla spera să poată transmite wireless, la mare distanţă, cantităţi mari de energie electromagnetică. Pentru aceasta a construit un astfel de transmiţător chiar pe Long Island, New York, unde locuiesc. Se numea Wardenclyffe Tower. Păcat că nu s-a păstrat).
Apoi, se pare că nanoroboţii vor fi controlaţi spre locul bolnav aplicând tot efectele câmpului electromagnetic. Însă pentru că este dificil să controlezi extrem de precis un singur nanorobot care să efectueze toată procedura medicală, opinia ştiinţifică este că ar trebui folosit un întreg grup de nanoroboţi, adică o turmă de nanoroboţi. Chiar dacă fiecare nanorobot va face doar o mică parte din procedură şi poate o va face cu mici erori, aceste erori vor fi corectate de alţi nanoroboţi, care şi ei participă colectiv la efort. Ideea de a miza pe un grup de nanoroboţi este tot mai mult acceptată, pentru că ea pare să ofere calitate şi siguranţă superioară faţă de ce s-ar obţine cu un singur robot. Există câteva teorii despre cum s-ar putea controla un grup de nanoroboţi, dar poate cea mai intuitivă idee este să se copieze mecanismul de coordonare al insectelor, de exemplu al furnicilor care construiesc un muşuroi. Un muşuroi este o construcţie complexă, totuşi, ea este realizată fără un arhitect, fără un şef de şantier şi fără ingineri. În plus, furnicile nu vorbesc între ele pentru a-şi spune intenţiile lor. Pentru asta, totuşi, ele comunică depozitând o substanţă (numită pheromone) şi pe care apoi restul o folosesc pentru coordonarea acţiunilor lor. S-au făcut nenumărate studii de simulare pentru a înţelege precis cum atributele substanţei depuse (de exemplu cantitatea ei) pot fi folosite în coordonarea grupurilor foarte mari.
În fine, nanoroboţii care şi-au terminat jobul de diagnoză şi tratament sunt fie eliminaţi din organism, fie se autodistrug. Ideea autodistrugerii este foarte surprinzătoare, pentru că sistemele tehnice sunt în mod tradiţional proiectate pentru a rezista distrugerilor, ori de data aceasta se doreşte efectul invers. Interesant, un prieten bun de la „Politehnica” din Timişoara a fost întotdeauna interesat să studieze algoritmi pentru autodistrugerea roboţilor autonomi. Eu, unul, nu am prea înţeles multă vreme rostul lor, dar iată că acum văd că ei pot avea aplicaţii practice importante.
De fiecare dată când termin de scris „pastila” de tehnologie rămân cu o stare de fascinaţie faţă de lucrurile minunate care pot fi studiate şi construite. Vorba lui Mozart în filmul „Amadeus” (când încearcă o grămadă de peruci şi nu ştie pe care să o aleagă): „Păcat că nu pot să le port pe toate”. La fel zic şi eu: păcat că nu pot studia toate problemele grozave care sunt la ora asta! Însă, îi spun mereu băiatului meu mai mare, care va merge la toamnă în clasa a noua: „Învaţă mate, programare şi biologie. Oportunităţi fantastice vor fi pentru cei care le ştiu bine pe toate trei. Şi dacă mă înşel şi nu vor apărea oportunităţile, vei putea întotdeauna să faci o grămadă de bani aplicând în finanţe cunoştinţele de sisteme complexe. Doar avem cunoştinte bune, care astfel s-au îmbogăţit”.
După cum arăt şi în articol, multe probleme ştiinţifice şi inginereşti importante trebuie studiate şi rezolvate bazându-ne pe biofizică, biochimie, teoria sistemelor din sistemele automate şi – de ce nu – pe entomologie şi zoologie.

Iată şi câteva link-uri pentru cei care vor să afle mai multe despre nanoroboţi:

http://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/devices/the-tiny-robots-will-see-you-now
http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/medical-robots/selective-magnetic-control-could-help-robots-navigate-inside-your-body
https://www.scientificamerican.com/article/nanobots-start-to-move/

Ne oprim aici şi vom continua săptămana viitoare cu o altă pastilă de high tech.

Alex Doboli


Alex Doboli este profesor universitar doctor în Departamentul „Electrical and Computer Engineering”, Stony Brook University, The State University of New York, SUA. Este autorul unei cărţi şi a peste 150 de articole ştiinţifice. A îndrumat 14 teze de doctorat în ingineria calculatoarelor. Foştii săi doctoranzi lucrează în companii cunoscute din high tech, între care IBM, Google, ARM şi Cadence.

 

Aprecierea dvs: - Media: 5 steluţe (3 voturi)

Comentarii

imaginea utilizatorului ecologistul

Ati bolunzit ?

imaginea utilizatorului siegel freiburger

Ich gratuliere Ihr Herr Professor!

Comentariu nou

Conţinutul acestui câmp va fi considerat confidenţial şi nu va fi făcut public. If you have a Gravatar account associated with the e-mail address you provide, it will be used to display your avatar.

Copyright © 2000-2014 Mesagerul de Bistriţa-Năsăud
Str. Gheorghe Sincai, nr. 37, Telefon: 0263-234.688, 0263-234.689, 0740-030.550, 0758-837.291, E-mail: [email protected]

Close