Nanorobotai yra teoriniai mikroskopiniai prietaisai, matuojami nanometrų skalėje (1 nm lygus vienai milijoninei 1 milimetro daliai). Kai nuo hipotetinės stadijos visiškai suvokiami, jie dirbs atominiu, molekuliniu ir ląstelių lygiu, kad atliktų užduotis tiek medicinos, tiek pramonės srityse, kurios iki šiol buvo mokslinės fantastikos dalykas.
Po kelių kartų žmogui, kuriam diagnozuotas vėžys, gali būti pasiūlyta nauja alternatyva chemoterapijai – tradiciniam spinduliniam gydymui, kuris naikina ne tik vėžines ląsteles, bet ir sveikas žmogaus ląsteles, sukeldamas plaukų slinkimą, nuovargį, pykinimą, depresiją ir daugybę kiti simptomai. Nanomediciną praktikuojantis gydytojas pasiūlytų pacientui sušvirkšti specialaus tipo nanorobotą, kuris surastų vėžines ląsteles ir jas sunaikintų, išsklaidydamas ligą jų atsiradimo vietoje, o sveikas ląsteles nepaliestų. Sunkumai pacientui iš esmės būtų dūrimas į ranką. Asmuo, kuriam taikomas nanorobotinis gydymas, gali tikėtis, kad neturės supratimo apie juose veikiančius molekulinius prietaisus, išskyrus greitą sveikatos pagerėjimą.
Nanomedicinos nanorobotai yra tokie maži, kad gali lengvai pereiti žmogaus kūną. Mokslininkai praneša, kad dėl inertiškų savybių ir stiprumo nanoroboto išorė greičiausiai bus sudaryta iš anglies atomų deimantinėje struktūroje. Itin lygūs paviršiai sumažins tikimybę, kad suaktyvės organizmo imuninė sistema, todėl nanorobotai galės netrukdomai vykdyti savo veiklą. Gliukozė arba natūralus kūno cukrus ir deguonis gali būti varomoji jėga, o nanorobotas turės kitų biocheminių ar molekulinių dalių, priklausomai nuo jo užduoties.
Remiantis dabartinėmis teorijomis, nanorobotai turės bent elementarų dvipusį ryšį; reaguos į akustinius signalus; ir garso bangomis galės gauti maitinimo ar net perprogramavimo instrukcijas iš išorinio šaltinio. Specialių stacionarių nanorobotų tinklas gali būti strategiškai išdėstytas visame kūne, registruojant kiekvieną aktyvų nanorobotą, kai jis praeina, tada praneša apie tuos rezultatus, leidžiant sąsajai sekti visus kūno įrenginius. Gydytojas galėjo ne tik stebėti paciento progresą, bet ir keisti nanorobotų in vivo instrukcijas, kad pereitų į kitą gijimo etapą. Kai užduotis bus atlikta, nanorobotai būtų nuplauti iš kūno.
Molekulinė nanotechnologija (MNT), skėtinis nanomedicinos mokslas, numato nanorobotus, pagamintus nanofabrikuose, ne didesniuose už vidutinį stalinį spausdintuvą. Nanofabrikai naudotų nano masto įrankius, galinčius sukurti nanorobotus pagal griežtas specifikacijas. Atomų, molekulių ir kompiuterinių komponentų dizainas, forma, dydis ir tipas priklausys nuo konkrečios užduoties. Žaliava nanorobotams gaminti būtų beveik nemokama, o procesas praktiškai neužterštų, todėl nanorobotai būtų itin prieinama ir labai patraukli technologija.
Pirmoji nanorobotų karta greičiausiai atliks labai paprastas užduotis ir tobulės mokslui tobulėjant. Jie bus valdomi ne tik per ribotą dizaino funkcionalumą, bet ir per programavimą bei minėtą akustinį signalizavimą, kuris gali būti naudojamas visų pirma nanorobotams išjungti.
Robertas A. Freitas jaunesnysis, knygos „Nanomedicina“ autorius, pateikia pavyzdį savo sukurto vieno tipo medicininio nanoroboto, kuris veiktų kaip raudonieji kraujo kūneliai. Jį sudaro anglies atomai deimantiniu raštu, kad būtų sukurtas iš esmės mažas, sferinis slėginis bakas su „molekuliniais rūšiavimo rotoriais“, dengiančiais kiek daugiau nei trečdalį paviršiaus. Apytiksliai palyginus, šios molekulės veiktų kaip upės valties irklai, sugriebę deguonies (O2) ir anglies dioksido (CO2) molekules, kurios vėliau patektų į vidinę nanoroboto struktūrą.
Visas nanorobotas, kurį Freitas pavadino respirocitu, susideda iš 18 milijardų atomų ir gali turėti iki 9 milijardų O2 ir CO2 molekulių arba kiek daugiau nei 235 kartus daugiau nei žmogaus raudonųjų kraujo kūnelių. Šis padidintas pajėgumas įmanomas dėl to, kad deimantų struktūra palaiko didesnį slėgį nei žmogaus ląstelė. Nanoroboto jutikliai suaktyvintų molekulinius rotorius, kad išleistų dujas arba jas surinktų, atsižvelgiant į aplinkinių audinių poreikius. Sveika šių nanorobotų dozė, sušvirkšta pacientui tirpale, aiškina Freitas, leistų žmogui patogiai sėdėti po vandeniu šalia kiemo baseino kanalizacijos beveik keturias valandas arba 15 minučių paleisti visu greičiu prieš įkvėpiant.
Nors galimas medicininis ir net karinis pritaikymas šiam paprastam nanoroboto tipui atrodo akivaizdus, pasekmės kasdieniniam gyvenimui taip pat yra intriguojančios. Įsivaizduokite nardymą be bako ar reguliatoriaus, bet jūsų kraujyje gausu respirocitų; arba 2030 m. olimpinės žaidynės, kai, ko gero, supersportininkai bus tikrinami ne dėl narkotikų, o dėl nanorobotinio priauginimo.
Nors medicinoje taikomi nanorobotai yra daug žadantys – nuo ligų išnaikinimo iki senėjimo proceso atbulinės eigos (raukšlės, kaulų masės praradimas ir su amžiumi susijusios būklės yra gydomos ląstelių lygmeniu), nanorobotai taip pat gali būti naudojami pramonėje. Dideliuose būriuose jie gali išvalyti orą nuo anglies dioksido, ištaisyti ozono skylę, nušveisti vandenį nuo teršalų ir atkurti mūsų ekosistemas.
Ankstyvosiose teorijose „Nanotechnologijos tėvo“ Erico Drexlerio „Kūrimo varikliai“ (1986 m.) nanorobotai buvo įsivaizduojami kaip savaime besidauginantys. Ši idėja dabar yra pasenusi, tačiau tuo metu autorius kaip įspėjamąjį pastabą pasiūlė blogiausią scenarijų. Pabėgusios mikroskopinės nanoblakės, eksponentiškai išardančios medžiagą ląstelių lygmeniu, kad padarytų daugiau savo kopijų – tokia situacija gali greitai sunaikinti visą gyvybę Žemėje, pakeitusi ją į „pilkąjį nešvarumą“. Šis mažai tikėtinas, bet teoriškai įmanomas ekofagas sukėlė atsaką ir finansavimo blokadą. Savaime besidauginančių nanobugių idėja greitai įsišaknijo daugelyje populiarių mokslinės fantastikos temų, įskaitant Star Trek nanoalieną Borgą.
Bėgant metams MNT teorija toliau vystėsi, pašalindama savaime besidauginančius nanorobotus. Tai atsispindi vėlesniame Drexlerio darbe „Nanosistemos“ (1992). Dėl poreikio labiau kontroliuoti nanomašinų procesą ir padėtį atsirado daugiau mechaninio požiūrio, todėl liko mažai galimybių įvykti pabėgusiems biologiniams procesams.
Nanorobotai yra pasirengę atnešti kitą technologijų ir medicinos revoliuciją, pakeisdami sudėtingą ir toksišką pramonės amžių ir atverdami žmonijai neįtikėtinų galimybių. Tačiau, nors pilkasis guolis nebėra pagrindinis rūpestis, mokslininkai ir sergėtojų grupės vis dar rimtai svarsto apie daugiau galimų pavojų ir piktnaudžiavimo nanotechnologijomis.